海底管道懸跨治理方法.pdf

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1、第45卷船海工程Vo1．452016年12月SHIP&OCEANENGINEERINGDec．20l6DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2016．S1．050海底管道懸跨治理方法曲杰，倪劍，唐建華，婁敏(1．中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津300459；2．中國石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院，山東青島266580)摘要：海底管道懸跨威脅著海上生產(chǎn)，造成懸跨的原因很多。當(dāng)出現(xiàn)懸跨后，對海上資源的正常生產(chǎn)和海洋環(huán)境存在較大隱患，因此，采取有效的措施維護(hù)管道就非常有必要。對海底

2、管道懸跨產(chǎn)生的原因和治理的方法進(jìn)行了綜合闡述，供技術(shù)人員參考。關(guān)鍵詞：海底管道；懸跨；治理中圖分類號：P756．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671—7953(2016)S1-0214-03道進(jìn)行安全評估就很必要，以確認(rèn)是否需要維護(hù)。1產(chǎn)生的原因海底管道懸跨的長度是決定管道靜力破壞與誘發(fā)海底管道懸跨的原因很多，在鋪設(shè)過程動力破壞的關(guān)鍵因素。在工程中考慮到懸跨長度中海床的變化及建成后海水的沖蝕都可造成懸對管道彎曲變形和管道自身振動頻率的影響，對跨，若達(dá)到一定長度，會導(dǎo)致管道失效，影響生產(chǎn)。懸跨長度的確

3、定主要考慮三方面。1．1海床變化造成的管道懸跨1)強(qiáng)度反映了管道抵抗破壞的能力，要通過凹凸不平的海床造成管道產(chǎn)生較大懸跨，遭最大許用應(yīng)力推算出臨界懸跨長度。到嚴(yán)重的破壞。造成這種海床起伏的可能原因2)穩(wěn)定性是反映了管道保持原有平衡形態(tài)有地震、沖蝕、異常潮流、波浪和沙波沙脊等。的能力，要保證管道不失穩(wěn)確定允許懸跨長度。1．2人類海洋活動造成的管道懸跨3)要在海水流經(jīng)管道時不發(fā)生渦激振動為在海底管道穿越航道或人類海洋活動的區(qū)前提計算臨界懸跨長度。域，拋錨和漁網(wǎng)將會對管道造成損傷?，包括管3治理方法道懸

4、跨遷移、混凝土層破壞、陽極脫落、管道凹陷破損。為了將海底管道懸跨潛在的危險降低到最底1．3極端天氣造成的管道懸跨程度，首先要在分析懸跨產(chǎn)生的原因，然后采取相極端天氣如極端低溫和龍卷風(fēng)對海床造成一應(yīng)措施來治理海底管道懸跨，下面將介紹目前對定影響。寒潮造成持續(xù)偏北風(fēng)和低潮位，減少了海底管道懸跨治理的幾種主要方法。泥沙的沉積，所以泥沙流失，造成管道懸跨。3．1主動支撐法主動支撐法是在管道懸跨下方，安裝支撐物2安全評估等，使懸跨段受到保護(hù)。在海流及海浪的沖刷時．碰到管道改變流動3．1．1沙袋填充法方向，在

5、管道周圍生成漩渦，產(chǎn)生振動，當(dāng)振動頻采用沙袋回填來支撐海底管道的懸跨段，在率接近或等于管道自振頻率時，便生成渦激共淺水域內(nèi)，這是最值得推薦的治理方法。振，引起管道的變形和動應(yīng)力，當(dāng)管道動應(yīng)力此方法適用于海底環(huán)境不復(fù)雜的懸跨管段。超過屈服極限，以至可能斷裂。因此對懸跨的管若在海水和海浪沖刷較嚴(yán)重的區(qū)域中，所填沙袋被沖走不起作用，再次造成懸跨。3．1．2灌漿填充法收稿日期：2016—08—01修回日期：2016—09—01此方法可由潛水員或ROV來完成。用聚丙第一作者簡介：曲杰(1977一)，男，大學(xué)

6、，工程師烯材料根據(jù)管線懸跨的情況制成多個不同的容研究方向：海底管道檢測、評估與維修器，潛水員或ROV將其安裝在懸跨管道下方，然E-mail：q~ie@cncooc．COH1．cnf后水面上的工作船通過連接管將水泥漿注入袋214201216月年曲杰，等：海底管道懸跨治理方法綜述船海工程第45卷中，從而起到支撐作用。但是對于海床變化惡劣有效途徑。和嚴(yán)重沖刷區(qū)域，可靠性不高，會失去對海底管道3．3降流促淤法的支撐作用，再次造成管道懸跨。海底被沖刷是因海水和波浪等外力在運(yùn)動狀3．1．3機(jī)械支架法態(tài)下侵蝕海

7、底層，所以要解決巖土沖刷侵蝕問題，此方法是在懸跨段設(shè)置支架，減少管道的振必須改變海水和波浪運(yùn)動流速且降低泥沙的搬運(yùn)動和懸掛長度，防止管線因渦激振動斷裂。和流失，即降流促淤。優(yōu)點(diǎn)：這種支架支撐樁腿的長度可以伸縮，能本方法的主要措施是種植人工海草。將人工很好地適應(yīng)起伏不平的海底。調(diào)節(jié)支架方便，借海草安裝在加重的網(wǎng)墊上，人工海草的密度小于助于深海作業(yè)船和ROV，多種類型的支撐架安裝海水的密度，在海底后，會在浮力的作用下向上伸在更深的海域中。展，并跟著水流搖擺，阻滯管道附近的水流速，減缺點(diǎn)：造價昂貴，不適

8、合大面積的管道懸跨治緩水流對海床的沖刷能力J。并且沉降的泥沙理；需定期檢查和維護(hù)；保護(hù)的范圍較小，只是解落在草墊上，有效削弱海床的破壞。此法施工靈決支架所在部分區(qū)域管段的懸跨問題；如果在支活簡便，可以在不影響管道運(yùn)輸?shù)那闆r下實施，但架兩側(cè)產(chǎn)生新的大段懸跨，在重力作用下，支架支受海流和波浪等海況的影響明顯。撐點(diǎn)將必然成為海管應(yīng)力集中點(diǎn)和釋放點(diǎn)，支架3．4挖溝填埋法處極易造成海管的折斷。此方法通過對海床挖掘，將管道鋪設(shè)到被沖3．1．4拋填礫石法刷深度以下掩埋用以保護(hù)管道。此法可避免水流