穿河输流管道自埋特性试验研究

针对穿河输流管道易受水流冲刷破坏,导致输运介质泄露的问题,通过试验研究穿河输流管道自埋特性,观测了管道自埋过程和地形剖面特征,分析了管道自埋程度的影响因素。结果表明,在一定水力条件下,当穿河管道具有一定的初始嵌入度时,管道底部河床泥沙不会冲穿,管道反被泥沙掩埋,具有明显的自埋特性,穿河输流管道前后掩埋斜坡坡度均趋于稳定值;管后相对掩埋距离L/D随弗劳德数Fr增大而增大,随初始嵌入度e/D增大而减小。

海底管道回淤自埋技术应用与机理研究进展

冲刷与淤积往往伴随着流体的运动而产生,当水流的冲蚀作用强于来流对泥沙的补充时,宏观来看是冲刷的;而当泥沙的沉降堆积大于冲蚀时候就会产生淤积。而管道的回淤自埋就是在冲刷和淤积两个过程的交替作用下实现的。对国内外海底管道回淤自埋研究成果进行了整理与总结,系统的介绍了海底管道自埋技术的应用与机理,分析了跨肩崩溃、海床液化以及加装扰流板这三种常见的海底管道回淤自埋方式,并总结了影响自埋效果的因素。结果表明:尽管管道的冲刷和自埋过程受各种机制的控制,但它们主要取决于管道周围水流的水动力行为。

基于FLOW3D的海底管道回淤自埋数值模拟研究

海底管道作为海上油气运输的命脉,在海上油气资源开发中发挥着重要作用,回淤自埋是目前常用的一种海底管道埋设方式,既经济实用,又能对海底管道起到良好的保护作用。基于渤海典型海域水文地质资料,采用FLOW3D数值模拟软件,建立海底管道挖沟回淤自埋数值仿真模型,明确海底管道在波流作用下的回淤自埋过程,分析波高、流速、波周期以及泥沙休止角等因素对海底管道回淤自埋效果的影响。最终得到了以下结论:波浪周期越长,波高越高,流速越大,泥沙休止角越小,海底管道回淤自埋的效果越明显。

Spoiler自埋技术特点及其在杭州湾海底管道运行情况分析

海底管道阻流板(Spoiler)自沉埋技术是一种新型管道自埋技术,为深入了解其作用机制及其效果,本文通过分析安装有阻流板的杭州湾海底管道历年检测资料,结合管道附近海域海床、潮流动力特性,深入探讨了阻流板装置在实际工程中的运行效果,分析了其作用机制及其适用条件。研究发现安装阻流板装置的杭州湾海底管道在往复潮流作用下逐渐埋入海床,其埋入段长度由2005年的50%增加到2013年的80%以上,而且平均埋入深度超过2.6m,自埋效果较好;而在管道路由与海流平行段或管道敷设于抗冲刷强海床上时,阻流板作用不能有效发挥,管道仍然呈现裸露状态。

杭州湾海底管道冲刷自埋演化过程初步研究

针对杭州湾海底管道的实际工程状况,使用声学探测技术对海底管道冲刷自埋演化过程进行了现场检测,验证了海底管道从初始敷设状态依次发展为孔道冲刷、部分掩埋、尾流冲刷、尾流冲刷平衡、再次孔道冲刷和回淤自埋状态的演化过程。采用数值模拟方法分析了海底管道自埋演化过程中的典型状态,结果表明:管道下方的渗流和天然微孔隙是孔道冲刷起动的原因之一;管道下沉过程中流态的改变是导致回淤自埋的主要原因。结合现场检测和数值模拟结果揭示了管道冲刷自埋演化机制,补充和完善了海底管道冲刷自埋演化规律。

导流板对海底管线下沉自埋及涡振影响

为研究导流板对海底管线的下沉、自埋及涡振的影响,采用ANSYS软件流固双向耦合数值模拟方式分别对无导流板、30°、60°、90°夹角安装导流板的海底管线进行模拟计算,并通过现有试验结果对比验证数值模拟的可行性。模拟分析得到不同方式安装导流板的海底管线附近压力分布云图、流场分布云图、管线所受升力、拽力曲线、应力变化曲线及下沉变形量曲线。结果表明:海底管线上安装导流板,使得管线上下表面的海流区域形成压力差,压力差随导流板的夹角增大而增大;但传统90°夹角安装导流板的海底管线后侧压力产生波动,使管线产生涡激振动,存在疲劳破坏隐患;60°安装导流板海底管线,下沉变形量出现趋恒现象;管线下方流速最大,冲刷海床形成凹陷,为管线下沉创造条件,同时管线后方回流带起的泥沙对管线形成自埋。

抛物体核废料容器自埋过程中传热问题的研究

对装有核废料的抛物体容器在地球引力的作用下，依靠其放出的热量将其周围介质熔化而进行的自埋过程进行了研究。利用边界层理论，对熔化区的液体传热与运动进行了分析，求得容器的自埋速度与表面温度，并对影响它们的诸因素进行了讨论。

加载阻流器海底管道自埋效果的数值模拟

为了避免波浪、潮汐、海流等外载荷力的作用,海底管道通常需要进行埋设,一般采用的埋设方法需要用到机械设备,为了保证经济性,英国北海首次采用了在管道上方加载阻流器的方法来实现管道的自埋,并取得了良好的经济效益和环保效果,我国首次应用此技术是在杭州湾海底管道的铺设中,为保证该技术得以广泛应用,在介绍管道自埋机理的基础上,应用流体力学软件FLUENT对有无阻流器的海底管道进行数值模拟,依次将海床假想为固壁及实际泥沙海床两种情况,模拟得出这两种条件下的壁面海床剪应力、管道外表面压力系数、管道正下方水流流速以及管道下方的冲刷坑形态等数据,从而对比说明阻流器的加载对管道自埋的促进作用。阻流器的加载会导致管道上部压力系数增大,引起升力系数下降,也会使得管道底部水流流速增大,引起固壁海床剪应力增大,泥沙海床冲刷坑也明显加深,在自重的作用下,管道的下沉速度较快,从而实现自埋。

海流作用下阻流器对海底管线自埋影响研究

研究了海流作用下不同阻流器对海底管线自埋的影响。通过参数分析的方法对阻流器高度、安装间隙、来流速度和安装角度等因素进行了研究,同时在Fluent软件中通过自定义函数来定义管道的下沉速度,模拟了管道自埋的动态过程。研究发现床面最大剪切力随着阻流器高度增加而增大,对比不同阻流器高度的计算结果,在D/8~D/4范围内效果最好。流速必须达到1.2 m/s以上才能满足自埋的要求。在0°安装位置时,管道获得向下的升力最大。随着间隙的不断扩大,床面最大剪切力在数值上整体呈现减小的趋势。

对称体与旋转体热源自埋过程中接触熔化的研究

研究了对称体与旋转体热源在重力作用下，熔化其周围固体介质而进行自埋的过程．先求得问题的通用表达式，再以水平圆柱和圆球热源为例对熔化进行了讨论，结果表明了通解的正确性和普遍性．

阻流器对海底管道自埋效果的数值模拟分析

在杭州湾海底管道的埋设中应用自埋技术,取得了防止产生管跨和增加管道的稳定性的理想效果。鉴于此,介绍了海底管道埋设的自埋原理;用数值模拟的方法分析了有无阻流器2种情况下海水对管道冲刷产生的不同影响。通过对比发现,有阻流器的管道表面的压力系数在阻流器的两侧产生剧烈变化,沿水流方向由正值变为负值;升力系数变为负值;管道与海床间隙中水流的速度增大,从而使海床受到海水的剪应力也相应增大,海床易于受冲蚀,有利于实现海底管道自埋。

利用自埋技术铺设海底管道

在海底管道施工过程中,一般采用预挖沟或后挖沟方法埋设海底管道,但是这两种方法都需要价格昂贵的施工设备。文章介绍了一种新技术,不用挖沟就可以进行海底管道的埋设。在管道的上方安装类似鱼“鳍”的阻流板,当海底管道的路由垂直于海水的流动方向时,利用水流的作用在管道的底部冲刷出一定深度的管沟,从而将管道埋在1～1.5倍管径的深度。文章还介绍了阻流板的结构形式、安装措施和注意事项。

采用阻流板的海底管道自埋技术

上世纪80年代以来，国外关于海底管道自沉现象的实验研究和理论分析工作得到深入开展，出现了采用阻流板实现不挖沟的海底管道自埋技术，并已经在北海地区得到比较广泛的应用，取得良好的经济效益和环保效果。阻流板是一种安装在管道顶部的倒T型的结构物，其直立的鳍状物会显著改变管道周围的流场分布，从而加速管道的自埋过程。本文介绍采用阻流板的海底管道自埋技术的发展历程、工作原理，应用条件和功能特点，并提出结合我国海洋石油开发的具体环境条件，开展此项技术应用研究的建议，以期推动该技术在我国的推广应用。

试论海底管道铺设工程中自埋技术的运用

本文对海底管道铺设中的自埋技术进行了相应的讲解,对预挖沟与挖沟后的自埋施工进行了相应的阐述,运用创新实施技术的渗透标准,对水流的方向研究、底座与翅板的应用、安装工艺等事项关注起来,为弥补性的建设施工结构提升打下了良好的基础。

滩海石油平台桩基冲刷防治及CFD仿真

服役一定年限的海洋平台,尤其是滩海导管架平台桩基冲刷导致的平台稳定性问题日益严重,给石油的安全生产带来威胁。为解决冲刷导致的检测及生产成本的上升,针对黄河三角洲埕岛油田的冲刷状况,结合泥沙冲刷起动以及桩腿绕流冲刷机理,提出一种主动扰流自埋的防治方法,其原理是减小桩基周围流场流速,使桩基泥面处流速小于泥沙起动流速,桩基泥沙静止,从而不被运移至别处,达到冲刷防治的目的。采用CFD软件对桩基周围防治前后的流场进行仿真分析。结果表明主动的自埋防治方法经济可行。