海床破坏下的海底管道路由区水动力冲淤特性研究与应用

针对某海底管道路由区人为作业形成的海床破坏区域在水动力作用下发生海底冲淤侵蚀变化问题,在路由区水动力参数观测和海底取样的基础上,研究提出了基于水动力数值模拟分析软件与模型的路由区冲淤特征的分析方法,设计了基于这一工程实际的二维水流-泥沙数学模型,利用管道路由区域实测的水文、地质数据确定了模型的边界条件,有效模拟了不同模型尺度下管道路由区的冲淤状况,经现场实测验证了该方法的正确性与有效性,可为海底管道的保护与运维评估提供技术支持。

如何做好大学生科技创新工作——指导OUC-SRDP项目的心得体会

国家大学生创新性实验计划项目是高等学校本科教学"质量工程"的重要组成部分,中国海洋大学实施了本科生研究发展计划(OUC-SRDP),希望通过教师的指导,引导在校大学生进行科技创新活动。在地学领域,由于其创新周期长且见效慢,使得地学专业的大学生进行科技创新选题时难度相对较大。笔者通过几年的工作实践认为地学专业大学生进行科技创新选题应该以课程体系为依托,加强他们的专业课程训练。通过创新性实验项目的实现,使学生学会发现课程中的科学问题,掌握科学研究方法,夯实专业理论基础,训练创新思维。

中砂动力学参数的共振柱试验研究

海底管道建设必须考虑地震的影响。动剪切模量和阻尼比是表征土体在地震作用下力学性能的重要指标,对海底管道的抗震设计和安全评价均有不可忽视的影响。以国内某海底管道工程为依托,以中砂为研究对象,采用NGZ型自由振动式共振柱试验系统,探讨了共振柱试验基本原理和土动力学参数计算方法,研究了不同围压下动剪切模量和阻尼比随剪应变的变化规律。试验结果表明:随着剪应变的增大,中砂的动剪切模量逐渐减小,阻尼比则逐渐增大,具有非线性与滞后性的变化规律。

基于浅剖数据的三维海底地层模型构建

本文以连续的浅剖数据为源数据,通过钻孔资料解译建立地层数据库,利用ArcGIS10.0的3D分析功能模块,建立了工作区的三维海底地层模型。该模型能够完整表达复杂地质体的各种地质构造,可从多个角度展现工作区海底地层的内部结构,不但实现了海底地质体的三维可视化,而且还可以进行屏幕信息查询。

地统计分析在海底管道路由三维地质建模中的应用

随着智慧管道工程的持续推进,对海底管道检测成果的表现形式也提出了新的要求。构建海底管道路由区三维地质模型可直观显示路由区地层结构以及海底管道与地层的空间关系,对海底管道管理具有重要意义。采用地统计分析方法,利用高斯半变异函数计算了海底水深点、地层数据点的块金值、基台值、偏基台值、变程。根据块金值、偏基台值和变程采用克里金模型生成预测海底和地层的预测曲面,通过交叉验证评估了预测精度。结果表明,海底管道路由区海底地形复杂,插值形成的海底面拟合精度0.1 m;地层面整体较平滑,插值形成的地层面拟合精度优于0.04 m。构建的海底管道路由区三维地质模型能够精确反映地层结构以及海底管道与地层的空间关系。

防波堤建设前后废黄河水下三角洲冲淤变化特征与成因研究

本文利用近几年的水深断面与区域测深资料分析了苏北废黄河三角洲突出部位海底在防波堤建设前后的冲淤变化特征.研究结果表明,废黄河水下三角洲在防波堤修建之前已达到准平衡状态,并形成水下斜坡和海底平原地貌单元,斜坡侵蚀下限在-15m水深.防波堤建成后水下斜坡和海底平原受到侵蚀,斜坡侵蚀下限下移到-16.7 m而稳定.其中侵蚀严重区主要发生在两侧防波堤的根部、堤头及北堤转折处,最大冲刷深度超过2m;淤积部位出现在南堤中部和防波堤内,其中南堤中部淤积量在1～2 m之间,而堤内淤积厚度在0～6 m左右,堤内净淤积量为4.9×106 m3,占总淤积量的65％.数模结果显示,防波堤的出现改变了原来的流场并在堤周围形成涡流,造成了堤外冲刷悬浮的泥沙在潮流和涡流作用下向堤内的搬运与沉积;同时波浪场也因防波堤地形的突然变浅波高增加而下蚀海底能量增强.分析认为,防波堤的修建是造成海底冲淤格局重新分布的重要原因.

海底管道磁法探测技术研究

磁法探测是海底管道检测的重要手段,为了根据磁测数据准确地判断管道的位置,从海底管道的磁场模型出发,研究了海底管道的磁异常特征,并提出了一种根据磁测数据准确识别管道的方法:对于对称状的磁异常曲线,其极值即为管道的位置;对于非对称状的磁异常曲线,对其求一阶梯度,位于极大值和极小值之间的梯度极值点即为管道的位置。海底管道实际磁法测量应用实践表明,所提方法是有效可行的。

基于磁异常检测的海底管道探测技术研究与应用

海底管道是海洋油气输运的重要命脉,需要定期进行检测探测以分析评估其安全稳定性。基于埋设海底管道及其磁异常特征,通过研究埋设海底管道磁异常的检测技术及其组成、应用方法,优化海底管道磁异常检测设备布设与检测测线方案,实现埋深大于5 m的深埋海底管道磁异常特征的完全检测。通过海底管道磁异常数据反演可获取实测海底管道路由相比设计竣工路由的坐标偏距、管道埋深等数据,在某区域14.5 km长的海底管道探测实际工程中应用良好,探测数据符合管道路由勘察评价标准规范,为管道埋藏状态分析提供了依据,形成了一种高效、精确的海底管道探测评价方法。

海底浅层气探测识别方法研究

海底浅层气在地层中聚集会降低土层强度或形成高压气囊,会危害海洋工程建设,查明工区内海底浅层气分布具有重要意义。声波能够在海水中和地层中稳定的远距离传播,是探测海底浅层气的主要手段。含气地层的孔隙度增加、密度减小,造成声波波速和波阻抗降低,对声波中高频成分吸收衰减严重。含气地层与周围地层界面处反射系数较大,是强反射界面,因此浅层气顶幕为不规则的强反射,内部为杂乱的空白反射,并且缺乏高频成分。对渤海湾某石油平台周围进行了浅地层剖面调查,其周围分布着成片状聚集的浅层气和平行状的断层,浅层气与断层无直接关系,浅层气可能来源于深部。需要结合前期地质资料和取样分析判断其成因,从而采取相应的措施保证平台安全。

水下井口探测技术研究

在海上油田开发过程中,往往存在一些当时不具备开发条件的水下井口。这些井口一方面现阶段具有重新开发价值,另一方面也是海洋工程建设的障碍物。而水下井口尺度小,常用的调查手段较难探测到。文中介绍了浅地层剖面仪和磁力仪的原理,并开展了浅地层剖面仪和磁力仪综合探测水下井口的应用与分析。结果表明浅地层剖面仪和磁力仪均可探测到井口,在浅地层剖面图像上表现为垂向的声学空白带,为桩坑和井口的反射;磁异常平面等值线为等轴状,存在极大值和极小值,井口位于极大值和极小值之间。浅地层剖面仪和磁力仪探测的井口位置相差1m,与给定井口坐标偏差2m,满足工程需求。因此使用浅地层剖面仪和磁力仪综合探测水下井口在现阶段不失为一种可行的方法。

多波束测深系统校正技术在水深地形测量中的应用

多波束水深测量系统以条幅式测量为特点,在海洋工程勘察测绘领域得到广泛应用,发挥着越来越重要的作用。阐明了多波束测深系统换能器工作时随船体运动引起的纵摇、横摇、艏摇偏差及延时是产生水深测量系统误差的重要原因,它极大地影响水深地形测量数据准确性。结合实际水下测量项目具体说明了测深过程中多波束测量系统误差校正方法的应用,得出准确的横摇、纵摇、艏摇及延时校正结果,有效地减少了误差源对多波束测量系统的影响,提高了多波束水深探测作业效率、水深探测数据精度和探测资料质量。

海底管道风险评估方法研究与应用

海底管道系统复杂,环境多变,因运行时间过长及周边环境变化会产生多种威胁管道安全的风险。以某海底管道路由区的海底变化调查数据为依据,结合调查获取的影响海底管道路由区的环境与地质因素,基于主成分分析和聚类分析法基本原理,研究适用于管道风险评估的技术模型,并在实际工程项目风险评估中应用,揭示了海底管道不同管段的风险分类和相对风险大小排序。实际应用表明,基于主成分-聚类分析法的管道风险评估方法在海底管道风险评估中具有较好的可靠性和实用性,对于指导海底管道运营维护具有实际意义。

地震属性分析在浅层气识别中的应用研究

海底浅层气在地层中聚集会降低土层强度或形成高压气囊,危害海洋工程建设,查明工区内海底浅层气分布具有重要意义。土体中含有浅层气会改变土体的物理力学性质,对传播过程中的声波具有改造作用。地震属性分析可以利用声波的多种属性参数,从多个维度进行浅层气识别分析。针对研究区域声学地层剖面资料,利用振幅、瞬时相位、瞬时频率和品质因子四方面的属性进行浅层气识别分析,综合杂乱弱反射、同相轴变粗、同相轴下拉、高频缺失、品质因子相对较差等特征,识别出声学地层剖面上的浅层气反射。研究区域内浅层气呈柱状纵向分布,与断层部分重合,终止于海底表层黏土层,可能是由深部沿着断层向上迁移至浅部聚集形成的。

南海内波监测预警技术研究与应用

南海深水内波发生极其频繁,曾观测到振幅达150 m、流速达2.5 m/s的内波,其剪切流对经过区域的海洋工程结构物破坏力极大,严重威胁海洋油气工程作业安全。通过分析南海历史内波多发区域、季节、重现周期及传播途径,在目标海域布设由1套潜标和2套浮标组成的监测系统,在为期一年的监测周期内成功捕获多个内波发生时的信号参数,如与内波伴生的内潮波和内孤立波振幅、模态及传播速度等数据,得出监测到的内波振幅变化在30~110 m之间,最大垂向剪切流速为1.6 m/s左右。监测数据通过卫星及时传输,为深水半潜式平台作业提供了内波预警,确保了平台持续安全生产。基于研究结果表明,该实时连续的深水内波监测预警技术可作为保障海洋工程安全作业的重要手段之一。

桥墩倾斜桩的打桩定位与验收

在桥墩基础建设中,倾斜钢管桩的打桩定位结果直接会影响到桥墩的建设质量情况。倾斜桩与直桩的不同之处在于除要满足设计平面上的桩心坐标与设计坐标相符合这一指标之外,还要保证钢管桩在设计平面上投影的方位角和倾斜比指标。文中主要介绍了基于全站仪的水上桥墩倾斜钢管桩的打桩定位方法和后期验收工作。

平台附近与底部海底管缆探测技术研究及应用

对于平台附近与底部海底管缆的探测调查,由于受平台安全生产以及作业空间的限制,调查船舶很难靠近平台用船载设备进行调查,致使常存在以平台为中心、半径约100 m(乃至更大)范围的调查盲区,为此,研究开发了基于调频连续波扫描的声呐面状探测技术。该技术设计了可用于平台附近与底部定点扫描探测的装置,并给出相应的探测方案。工程应用实例表明,该技术有效探测了某平台附近与底部区域的海底管缆精确位置、混凝土压块分布、障碍物大小管理、管缆埋藏状态以及周边海底地貌,数据质量与探测效果良好。

采油工程对黄河废弃三角洲海岸演化的影响

通过对黄河废弃三角洲1976-2010年的卫星遥感影像资料分析表明,黄河废弃三角洲海岸经历了两个主要阶段:快速蚀退期(1976-1988年)、波动调整期(1988至今)。1988年以后,受采油工程和海堤的共同作用,人工海岸稳定,采油工程附近的自然海岸蚀退加剧,西北端的自然海岸受到堤前水下三角洲冲刷物质的补充,海岸周期性波动调整。