海底管道高温热稳定的可靠性设计方法

发布时间：2020-11-01 03:38

　　 管道在深水高温高压的运行环境中容易发生热屈曲,加剧了海底管道的不稳定性,甚至带来管道破裂、油气泄漏等一系问题。因此,有必要对海底管道的热稳定可靠性设计进行研究。本文主要进行了以下研究:(1)针对海底管道垂向屈曲问题,考虑管道初始不直度和土的约束力的随机性对海底管道屈曲的影响。假定管道初始不直度和海土约束力随机性服从截断高斯分布,推导出海底管道垂向屈曲可能性计算公式,计算得到不同的管道有效轴向力设计下的屈曲概率。利用概率公式计算得到允许概率下管道初始不直度和土的约束力的设计范围。(2)考虑初始不直度和海土侧向摩擦系数对海底管道侧向屈曲的影响,假定其随机性服从对数正态分布,推导出具有一阶模态形态初始不直度的管道侧向屈曲可能性的计算公式,并基于蒙特卡罗模拟方法提出了一种计算联合屈曲概率的方法。通过计算可以得到允许概率下管道初始不直度和海土侧向摩擦系数的设计范围。(3)通过对蛇形铺设设计的原理研究发现,偏移角度越大,侧向摩擦系数越小,在预设位置发生屈曲的概率越高。假设管道铺设偏移角度服从截断高斯分布,推导出管道弯曲处屈曲概率的计算公式,有助于蛇形铺设设计的可靠性评估。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE973.92
【部分图文】：

第 1 章 绪论82 摄氏度，铺设水深 40 米，埋深 1.15 米。在投入使用后一年的年检中检测到距离平台 300 米处管道发生垂向屈曲，暴露出海床 1.1 米，屈曲幅值达到 2.6 米现场管道接头聚乙烯外管拉脱，导致接头的密封作用失效，如图 1.1 所示。调查导致该事故的原因为该管道在埋置前曾被渔船拖网剐蹭，并在随后的修复过程使管道留有初始几何变形。最终为防止海水通过密封失效处进入保温层，更换其中 6 根管道。

第 3 章 管道垂向热稳定的可靠性设计垂向屈曲理论 经典垂向屈曲理论海床隆起时管道受到垂直向上的力，如果该作用力大于管道的刚度约束力，管道将产生垂向位移，当该位移过大或塑性变形过大时，曲[43]。对于埋设的海底管道，在高温高压的运行环境下，如果管-土管道向上屈曲的轴向力，则管道向上拱起，容易引发垂向屈曲[44,45]obbs 在参考轨道屈曲分析理论基础上，建立了单层管道垂向屈曲无限，如图 3.1 所示，推导出计算屈曲波长、轴向力、幅值的公式。在该定为小坡角变形且受到等于管道自重大小的均布载荷。管道屈曲顶零。

[46]，对管道发生屈曲的概率有很大影响。具有初始不直度的管道形状如图3.2所示。管道初始不直度可以通过管道初始不直度波长 w和不直度幅值 L 的比值来描述。本文只针对其中一种不直度形态的管道进行热稳定的可靠性评估，为管道设计阶段提供参考，使管道处于较高的可靠性水平。图 3.2 管道垂向初始不直度形态Fig. 3.2 The initial upheaval imperfection shape of the pipeline
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘晓霞;黄俊;罗世勇;;复杂地形下深水海底管道三维路由设计[J];海洋工程装备与技术;2019年S1期

2 高雷;;探讨海底管道防护技术及安全措施[J];建设监理;2018年11期

3 陈鹏;;运营期海底管道检测方法分析与探讨[J];山西建筑;2019年11期

4 吴志强;;海底管道球阀结构和密封型式的选用与分析[J];阀门;2019年05期

5 王豪巍;;海底管道路由勘察及状态评估技术分析[J];石化技术;2018年10期

6 骆寒冰;季红叶;刘鑫;边大勇;贾璐瑾;;基于半定量方法的深水海底管道应急维修风险评估研究[J];中国海洋平台;2016年05期

7 阳连丰;张晓健;;湿式回收技术在海底管道修复过程中的应用[J];海洋工程装备与技术;2016年04期

8 黄必桂;雷方辉;李家钢;石新刚;王俊勤;李强;;海洋石油平台附近已建海底管道探测方法概述[J];中国海洋平台;2016年03期

9 崔少敏;;海底管道悬跨分析中部分计算参数对结果的敏感性分析[J];化学工程与装备;2017年03期

10 崔少敏;;海底管道悬空处理措施研究[J];化学工程与装备;2017年04期

相关博士学位论文 前10条

1 刘怀增;海底管道锚击损伤后果评价与预警研究[D];中国地质大学;2017年

2 郭士清;深水管道多功能机具切割与作业稳定性研究[D];哈尔滨工程大学;2016年

3 魏宗亮;卡压式海底管道连接器临界密封条件力学分析及密封性能优化[D];哈尔滨工程大学;2017年

4 刘宇涛;海底管道完整性管理中偶然荷载的风险评估和决策研究[D];上海交通大学;2015年

5 张恩勇;海底管道分布式光纤传感技术的基础研究[D];浙江大学;2004年

6 邵剑文;海底管道的健康监测系统与评估研究[D];浙江大学;2006年

7 吴钰骅;海底管道—流体—海床相互作用机理和监测技术研究[D];浙江大学;2007年

8 张宗峰;海底管道在位稳定性研究[D];天津大学;2015年

9 王雷;海底管道悬空检测及治理技术研究[D];中国石油大学(华东);2014年

10 张琦;大容量高保真海底管道超声检测数据处理技术研究[D];上海交通大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 潘佳禾;孤立波作用下饱和缓坡海床及海底管道响应分析[D];上海交通大学;2018年

2 颜筱函;基于溢油风险评价的海底管道设计优化研究[D];中国石油大学(北京);2018年

3 柴亚军;海底管道高温热稳定的可靠性设计方法[D];中国石油大学(北京);2018年

4 彭超;基于塑性基础弦模型的海底管道受撞击损伤机理研究[D];中国石油大学(北京);2018年

5 欧阳颖;基于船舶抛锚动态仿真的海底管道损伤研究[D];武汉理工大学;2018年

6 段安琪;腐蚀海底管道安全评价方法的研究[D];中国石油大学(华东);2017年

7 闫志强;海底管道波流耦合分析及软件开发[D];天津大学;2018年

8 徐风;海底管道（桩）局部冲刷数值模拟研究[D];上海交通大学;2017年

9 蒋岚岚;单点系泊输油终端海底管道结构设计[D];上海交通大学;2016年

10 陈志诚;基于磁阵列的海底管道探测技术研究[D];杭州电子科技大学;2018年

本文编号：2864982