復(fù)雜條件下海底管線與土相互作用研究.pdf

1、隨著海底石油、天然氣資源的開發(fā)，管道運(yùn)輸作為油氣運(yùn)輸中最快捷、經(jīng)濟(jì)、可靠的主要運(yùn)輸方式，在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。海底管線是海洋油田生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。通過海底管線把海洋油田的整個(gè)油氣集輸、貯運(yùn)系統(tǒng)聯(lián)系起來，也使海洋油田與整個(gè)石油工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)系起來。隨著我國海洋油田進(jìn)一步開發(fā)，海底管道需要量會(huì)大大增加。與陸上管道相比，海底管線的工作環(huán)境條件惡劣，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)更大，失效概率更高，海底管線的安全問題始終為人們所關(guān)注。目前，國內(nèi)對這一

2、方面的研究工作還很少，因此，對海底管線的安全穩(wěn)定性進(jìn)行研究分析具有重要意義。本文依托渤海油田的管線工程，針對該區(qū)域特殊的荷載和環(huán)境條件下海底管線的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，提出了管線設(shè)計(jì)和防護(hù)的新方法及工程對策： ⑴基于對管土相互作用的研究，對埋設(shè)海底管線在高溫高壓作用下的豎向屈曲問題進(jìn)行研究，在分析理想管線的屈曲形態(tài)基礎(chǔ)上，針對有初始缺陷海底管線的屈曲建立了新的理論計(jì)算方法，重點(diǎn)就溫差、地基土的摩阻力、管線上覆土厚度及膨脹彎等因素對埋

3、設(shè)管線拱起形狀及管線內(nèi)部應(yīng)力的影響進(jìn)行了研究，總結(jié)規(guī)律，指導(dǎo)海底管線的設(shè)計(jì)施工。 ⑵對于連接平臺(tái)與海底管道的立管系統(tǒng)，針對其雙層管的特殊結(jié)構(gòu)性以及所受荷載條件的特殊復(fù)雜性，提出利用有限元法對立管系統(tǒng)進(jìn)行非線性應(yīng)力分析的新方法。模擬海床地基土與管線的相互作用及其他荷載條件，建立三維有限元模型，對立管系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性進(jìn)行研究，針對管線的法蘭位置、熱膨脹量以及土對管線的約束等因素對管線應(yīng)力的影響進(jìn)行分析，為海底管線立管系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提