波浪作用下海底裸置管道周围的冲刷

本实验研究通过对涡强的分析,导出波浪作用下海底裸置管道周围的冲刷深度(s)和长度(ι)的计算表达式.

非线性波浪荷载作用下裸置管道波浪力计算

为保证海底管道长期运行的稳定性,管道设计过程中需要充分考虑由非线性波浪荷载引起的波浪力。考虑海床土和孔隙水的压缩变形,基于非线性波浪理论,采用Biot固结方程,推导了非线性波浪荷载作用下裸置管道单位长度上的竖向作用力解析解,并结合埕岛油田不同海区50年一遇的波浪条件,计算不同尺寸的管道在各海区的波浪力极值。计算结果表明,在波浪条件相同的情况下,由于不同区域海床土的性质不同,所得到的极限波浪力有差别,因此在研究中不能忽视孔隙水的压缩和土骨架的变形。并将计算结果与采用有限元法计算该油田不同海区管道所受波浪力的情况进行对比,显示两种计算方法得到的结果相近,趋势相同。此成果在冀东滩海海底管道稳定性分析中得到了初步应用,实践表明给出的解析公式有一定的工程应用价值。

分部浮力法控制海底裸置管道侧向屈曲数值模拟研究

分布浮力法是控制海底高温高压油气输送管道在预设位置发生侧向屈曲的一项重要技术。基于ABAQUS软件,使用隐式动力算法分析具有初始缺陷的海底裸置管道的侧向屈曲和后屈曲特性,探究管道长度、温度、初始几何缺陷与管道应力和屈曲变形幅值之间的关系。考察浮力单元及其参数对海底裸置管道侧向屈曲和后屈曲特性的影响。计算结果表明,不是任意浮力单元都能起到降低管道最大应力的作用,合理地选择浮力单元的长度和重力比十分重要。

坠物撞击下裸置海底管道凹陷损伤数值模拟研究

本文采用三维非线性动态有限元法分析了不同撞击能量下裸置海底管道受坠物撞击的凹坑损伤变化规律。首先通过与实验测试结果的对比验证了管道受坠物碰撞的有限元数值模型的可靠性,然后选取不同海床土体力学性质、管道沉陷深度、管道边界条件等参数对海底裸置管道坠物撞击损伤的影响进行了分析,最后将DNV规范及经验公式计算结果与有限元数值模拟结果进行了对比分析。结果表明:海床土体力学性质、管道沉陷深度和管道边界条件对管道的凹陷损伤程度具有显著影响,DNV规范及经验公式计算值偏大,结果偏于保守。

裸置海底自沉降热油管道泄漏扩散的数值研究

根据计算流体力学建立海底海泥区域与海水区域的流固耦合传热多相流模型,海泥区域视为饱和含水多孔介质。运用软件模拟了裸置在海底的热油管道在输送过程中泄漏后原油在海泥和海水中的分布情况和温度场的变化情况,并对不同的泄漏点进行了分析。模拟时考虑了裸置海底管道的自沉降和海水中压强的影响。模拟结果表明,泄漏点对泄漏原油的扩散分布有很大影响;当泄漏点在土壤区域开始泄漏时,原油在土壤中呈弧形分布,过一段时间后沿土壤与管道外保温层流入海水中,顶端呈现喷射形,两侧呈螺旋状,并逐渐向海面流动;当泄漏点在海水区域时,泄漏的原油呈现喷射形,在浮力的作用下逐渐向海面流动;泄漏位置不同,海水和海泥温度场的分布有很大差异。海水区域和海泥区域的交界面对原油分布和温度场分布有很大影响。

裸置海洋管道侧向屈曲可能性评估分析

在温度和压力荷载作用下,裸置海洋管道产生的高压缩轴向力容易引发管道的侧向屈曲,造成管道结构失效破坏。针对裸置海洋管道侧向屈曲可能性评估问题,研究了管道侧向屈曲分析中重要的管-土相互作用评估方法,分析了Hobbs(1984)管道侧向屈曲分析理论,并结合工程算例总结了裸置海洋管道侧向屈曲可能性的评估计算方法,结果可为实际工程项目提供参考。