基于有限元法的DPC-V-K2-18”海底管线事故案例分析

发布时间：2020-07-05 00:30

【摘要】：海底管道在海洋油气田生产系统中的应用已有几十年的历史。随着大量海底管道的服役时间接近其使用寿命,海底管道泄露甚至断裂事故不断发生。因此,海底管道失效事故分析显得越来越重要。当海底管道发生失效事故时,首先要做的是对管道进行失效事故分析,然后才可以采取合适的补救措施。在管道失效事故分析方面,由于在国内外出版物上能找到的详细记载的案例分析比较少,所以研究海底管道事故分析将有一定的工程实际意义。本文的主题是致力于将有限元分析理论与有限元分析软件应用于海底管道事故分析的应用研究。论文以2008年的一根波斯湾海域的寿命到期的迪拜国家石油公司V-K2平台问的18英寸海底管道断裂失效事故的分析项目为例,进行了这方面的研究。文章采用有限元分析方法对海底管道发生断裂失效事故的整个过程进行了模拟与分析,考虑的工况依次包括海底管道安装工况、正常运行工况、配重意外脱落工况、充水工况、水压测试工况、加4个压袋工况、以及加压袋后的再次运行工况。通过有限元分析,文章得到了海底管道在整个事故过程中的应力应变变化。在此基础上,结合基于相关规范的海底管道适用性评估结果找到了该海底管道发生断裂失效的原因,并提出了补救方案。同时,文章对海底管道的修补方案进行了有限元分析,为补救方案的合理性提供了依据。通过有限元分析方法在本次海底管道断裂失效事故分析的成功应用,可以发现有限元分析方法在模拟与分析事故应急补救措施对海底管道运行状态的影响方面有着较大的潜力与作用。本文中涉及到的基于相关规范的海底管道适用性评估包括海底管道坐底稳定性分析、总体横向屈曲分析、总体垂向屈曲分析、管悬跨段分析以及断裂评估。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P756.2
【图文】：

海底管道,横截面

再经海底管道终端、海底管道、以及生产立管，最后到达生产平台上的油气处理设备。图2.1显示的是典型的海底管道横截面。从图中可以看出，海底管道由内涂层、钢壁、热绝缘层、外防腐层以及配重层构成。由于内涂层成本较高且在管道清管作业时容易被清管器磨坏，因此除非迫不得已，否则海底管道一般不会采用它。热绝缘层常常在深水冰冷水域，为了保障管道流量而被采用。外防腐层是海底管道抵抗海水腐蚀的主要手段，其以阴极保护系统为辅构成了海底管道外部防腐的屏障。配重层一般是在海底管道无法满足其横向坐地稳定性的时候被采用，如波浪水流速度较大的浅水区域的海底管道。由于配重工艺的限制，海底管道的配重层厚度有限，因此当海底管道涂覆设计厚度的配重后仍然不满足海底管道的坐地稳定性时，海底管道?

示意图,纵截面,海底管道,示意图

重层;在管子端部，各涂层则有一定的余量，用于与现场接头涂层的连接与填充。缘热绝层牺牲配重外防图2.2海底管道纵截面本节主要介绍海底管道的定义、作用以及结构组成。在知道这些基本概念以后，对海底管道进行力学分析时，还需要清楚海底管道整个生命周期内的载荷工况，此将在下节详细阐述。同时，由于海底管道水动力计算方法趋于成熟而管土作用力却一直在不断完善中，因此2.3节总结了管土作用力计算方法近十多年来的发展，这些方法在做项目分析时常常需要被考虑。2.4节阐述了有限元方法的发展以及基本计算原理。2.2海底管道生命周期海底管道生命周期是指海底管道从制造、安装、运行一直到被遗弃的整个时间段。在这个生命周期里，管道将不可避免的受到各种不同的载荷

【参考文献】