側(cè)掃聲納系統(tǒng)在海底管道懸空調(diào)查中的應(yīng)用

2005年10月　　　中國(guó)船檢68 　　　　海底管道是海上油田生產(chǎn)系統(tǒng)中的 一個(gè)重要組成部分，維護(hù)海底管道的安 全是保證安全生產(chǎn)和保護(hù)海洋環(huán)境的重 要環(huán)節(jié)。由于埕島灘海油田地處黃河入 海口灘海交界地帶，地貌條件十分復(fù) 雜，在強(qiáng)烈的水動(dòng)力因素與不穩(wěn)定的海 底條件作用下，平臺(tái)及海底管道附近海 床遭到強(qiáng)烈沖蝕，使平臺(tái)附近與立管連 接的海底管道出現(xiàn)懸空現(xiàn)象。裸露懸空 的海底管道在海流及海浪的沖刷下，產(chǎn) 生渦激共振，一旦這種振動(dòng)引起的動(dòng)應(yīng) 力超過(guò)疲勞極限，管道就會(huì)在懸空最嚴(yán) 重的部分（立管底部）產(chǎn)生應(yīng)力集中以 至產(chǎn)生疲勞裂紋。當(dāng)海底管道局部位置 超過(guò)一定的屈服極限，就極有可能斷 裂，引發(fā)原油外漏等海上重大污染事 故，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失也會(huì)產(chǎn)生惡劣的 社會(huì)影響。因此，對(duì)灘海油田出現(xiàn)的海 底管道懸空進(jìn)行隱患治理迫在眉睫。 海底管道的現(xiàn)狀及成因分析 　　　　經(jīng)過(guò)對(duì)埕島油田已

介紹了側(cè)掃聲納和淺地層剖面儀的工作原理,并根據(jù)海底管線鋪設(shè)特點(diǎn),側(cè)掃聲納系統(tǒng)可以高效的探測(cè)出海底面以上管道的走向、平面位置、裸露高度等管線信息和海底地形等圖像,而淺地層剖面儀可以精確的獲取海底管線的裸露高度、埋設(shè)深度等管線信息和海底底質(zhì)情況。通過(guò)實(shí)例說(shuō)明了側(cè)掃聲納和淺地層剖面儀在海底管線探測(cè)的工作流程,總結(jié)出兩種探測(cè)系統(tǒng)在探測(cè)海底目標(biāo)上的優(yōu)缺點(diǎn),說(shuō)明了多種探測(cè)手段的綜合應(yīng)用是海底管線探測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。

對(duì)埕島油田海底管道沖刷懸空的機(jī)理進(jìn)行了理論分析及模型試驗(yàn),給出了海底管道在水流作用下發(fā)生共振時(shí)實(shí)際最大允許懸空長(zhǎng)度的范圍,并在此基礎(chǔ)上對(duì)拋砂袋結(jié)合混凝土塊覆蓋法、水下短樁支承法和撓性軟管跨接法等治理對(duì)策進(jìn)行了對(duì)比。提出應(yīng)采取改進(jìn)常規(guī)的挖溝埋管工藝、實(shí)行定期檢查和測(cè)量海底管道懸空長(zhǎng)度范圍等治理措施,尤其對(duì)已投產(chǎn)和新建的海底管線懸空問(wèn)題的治理,建議應(yīng)分別采用水下短樁支撐法和防生物覆蓋或撓性軟管跨接法

淺地層剖面探測(cè)是海洋工程勘察的主要手段之一。闡述了淺地層剖面儀的工作原理,通過(guò)淺地層剖面儀在廣州華德石化海底輸油管道檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用情況,分析淺地層剖面儀在工程區(qū)域內(nèi)使用的優(yōu)缺點(diǎn),以期為今后該區(qū)域內(nèi)工程勘察及管線檢測(cè)工作起到一點(diǎn)參考作用。

隨著海洋石油開(kāi)發(fā)的不斷深入,海底管線泄油事件也日益增多,給海洋環(huán)境造成很大的污染并給國(guó)家造成很大的損失,而且一旦事故發(fā)生后如何盡快采取有效的治理措施,也對(duì)最大限度的減少海洋環(huán)境的污染起著至關(guān)重要的作用。結(jié)合國(guó)際上管道漏點(diǎn)修復(fù)的成功案例,重點(diǎn)介紹沉箱法在灘海和灘涂海域海底管道修復(fù)中的運(yùn)用,以期達(dá)到充分推廣和進(jìn)一步提高完善的目的。

受管道處海床的沖刷,立管與水平管道連接處常出現(xiàn)管道懸空,嚴(yán)重影響海底管道的安全運(yùn)行。當(dāng)管道懸空段較長(zhǎng)時(shí),抵抗變形的能力變?nèi)?在管道自身和外部載荷等因素的綜合作用下易發(fā)生破壞,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。在研究中基于土壤的winkler線性理論,把管道與地基的相互作用用等距離的相同彈簧來(lái)代替;考慮軸向力、內(nèi)壓、外流和土壤剛度系數(shù)等因素的作用,根據(jù)hamilton原理,建立振動(dòng)微分方程;利用ansys有限元對(duì)三維海底懸空管道進(jìn)行數(shù)值模擬和振動(dòng)特性研究,分析軸向力、內(nèi)壓、外流和土壤剛度等因素對(duì)海底懸空管道振動(dòng)特性的影響,計(jì)算出懸空管道的固有頻率和臨界長(zhǎng)度。

海底管道

海底管道及立管系統(tǒng)

海底管道課件

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)工程理論,綜述了多種海底管道定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)。著重研究了模糊綜合評(píng)分和蝴蝶結(jié)模型在海底管道油氣泄漏概率計(jì)算及后果分析中的綜合運(yùn)用,建立了基于泄漏物危害及影響系數(shù)的泄漏后果嚴(yán)重度模型,結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣實(shí)現(xiàn)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。同時(shí),該評(píng)價(jià)方法對(duì)工程實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。

在對(duì)海底管道進(jìn)行維修之前,通常需要清理管道外敷的混凝土防護(hù)層和防腐層。文章介紹了國(guó)內(nèi)近年來(lái)在海底管道維修中開(kāi)始使用的高壓水清洗技術(shù),包括高壓水清洗系統(tǒng)的組成、高壓水噴嘴的種類(lèi)和選型,以及高壓水清洗系統(tǒng)在海底管道維修中的具體應(yīng)用方法和操作注意事項(xiàng)。

海底管道懸跨段在復(fù)雜的波流作用下,極易因渦激振動(dòng)而引起管道的損壞甚至破壞。為了避免懸跨管道渦激振動(dòng)的產(chǎn)生,對(duì)影響渦激振動(dòng)的各種因素進(jìn)行研究很有必要。以海底管道懸跨段為研究對(duì)象,采用流固耦合計(jì)算方法研究了外流速度、懸跨長(zhǎng)度、管道壁厚以及內(nèi)流等因素對(duì)管道振動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明,約化速度滿足3.26≤ur≤8的條件時(shí),管道系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的鎖定現(xiàn)象,能夠觀察到較大的管道橫向位移;隨著管跨長(zhǎng)度的增大,管道的無(wú)量綱振幅增大;隨著管道壁厚的增大,管道渦激振動(dòng)的頻率基本不變,振幅逐漸減小;空管道的約化速度約為6.517時(shí)其振幅最大,而當(dāng)管道內(nèi)有流體存在時(shí),約化速度約為7.966時(shí)其振幅最大;輸流管道的渦激振動(dòng)振幅小于空管道的振動(dòng)振幅。

海底管道懸跨段在復(fù)雜的波流作用下,極易因渦激振動(dòng)而引起管道的損壞甚至破壞。為了避免懸跨管道渦激振動(dòng)的產(chǎn)生,對(duì)影響渦激振動(dòng)的各種因素進(jìn)行研究很有必要。以海底管道懸跨段為研究對(duì)象,采用流固耦合計(jì)算方法研究了外流速度、懸跨長(zhǎng)度、管道壁厚以及內(nèi)流等因素對(duì)管道振動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明,約化速度滿足3.26≤ur≤8的條件時(shí),管道系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的鎖定現(xiàn)象,能夠觀察到較大的管道橫向位移;隨著管跨長(zhǎng)度的增大,管道的無(wú)量綱振幅增大;隨著管道壁厚的增大,管道渦激振動(dòng)的頻率基本不變,振幅逐漸減小;空管道的約化速度約為6.517時(shí)其振幅最大,而當(dāng)管道內(nèi)有流體存在時(shí),約化速度約為7.966時(shí)其振幅最大;輸流管道的渦激振動(dòng)振幅小于空管道的振動(dòng)振幅。

海底管道維修技術(shù)

懸空側(cè)鉆定向技術(shù)在找老眼施工中的應(yīng)用

出新眼是鉆井工程施工中常見(jiàn)的復(fù)雜情況,找老眼成功率很低。近兩年江蘇油田2口井采用懸空側(cè)鉆定向技術(shù)在找老眼施工中都取得成功。該文分析了懸空側(cè)鉆找老眼的難點(diǎn),認(rèn)為原井眼軌跡數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、懸空側(cè)鉆過(guò)程的井身軌跡控制及預(yù)測(cè)準(zhǔn)確是懸空側(cè)鉆找老眼成功的關(guān)鍵。采用懸空側(cè)鉆找尋老眼技術(shù),從側(cè)鉆到找回老眼的井段越短越好,進(jìn)入老眼時(shí)兩井眼交叉的角度越小越好。施工中采用優(yōu)選懸空側(cè)鉆點(diǎn)、優(yōu)選靶點(diǎn)及剖面設(shè)計(jì)、優(yōu)化井身軌跡控制等技術(shù),懸空側(cè)鉆找尋老眼在永7-23井、周x57a井取得了成功,避免了約3600m工程報(bào)廢進(jìn)尺,使復(fù)雜事故損失降至最小。

目前海底管道的防腐層結(jié)構(gòu)主要有3lpe和fbe,但fbe因脆性較大而不單獨(dú)采用,而3lpe的長(zhǎng)期使用溫度一般不超過(guò)70℃。為解決原油輸送溫度超過(guò)80℃的海底管道防腐問(wèn)題,國(guó)外已成功地開(kāi)發(fā)和應(yīng)用了3lpp防腐層結(jié)構(gòu)。文章介紹了國(guó)內(nèi)海底管道3lpp防腐層的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的開(kāi)創(chuàng)性工作,從3lpp原材料檢驗(yàn)項(xiàng)目及性能指標(biāo)的建立、原材料的篩選、涂敷試驗(yàn)工藝參數(shù)、涂層性能檢測(cè)、3lpp在文昌油田群海底管道工程上的應(yīng)用等方面對(duì)其進(jìn)行了論述。

闡述了側(cè)掃聲納的工作原理,介紹了側(cè)掃聲納對(duì)不同狀態(tài)海底管道檢測(cè)所能得到的聲納圖形式。實(shí)地檢測(cè)結(jié)果表明,對(duì)于鋪設(shè)于相對(duì)平坦海底的管道,側(cè)掃聲納能夠?qū)艿赖膽铱缁蜓诼癯潭冗M(jìn)行判別;對(duì)于埋設(shè)施工的海底管道,可對(duì)管道與溝槽底部的接觸或懸跨進(jìn)行判別,但由于管道、溝槽尺寸或檢測(cè)角度的影響,檢測(cè)結(jié)果可能出現(xiàn)誤差,可通過(guò)多次不同角度的檢測(cè)或配合其他海洋聲學(xué)設(shè)備,得到可靠的結(jié)果。最后指出應(yīng)對(duì)檢測(cè)圖像進(jìn)行去噪、融合、分割、識(shí)別和檢索等處理,以提高聲納圖的準(zhǔn)確性及可判讀性,從而為海底管道的懸跨治理和運(yùn)行安全提供保障。

中石化冊(cè)子島-鎮(zhèn)海海底管道長(zhǎng)約36公里,由于近年海岸圍墾及跨海大橋的建成,改變了管道所處海域的水動(dòng)力環(huán)境,造成海底管道多處懸空,為確保冊(cè)子島至鎮(zhèn)海海底管道的安全運(yùn)行,對(duì)超過(guò)容許懸空長(zhǎng)度的海底管道進(jìn)行“拋填砂袋+鋪連鎖排”治理,在實(shí)際應(yīng)用中,總體治理效果良好.本文結(jié)合冊(cè)子島-鎮(zhèn)海海底管道懸空治理工程介紹了海底管道的懸空治理施工技術(shù).

側(cè)掃聲吶聲波掠射角是影響海底管道檢測(cè)的重要元素之一,只有保障在海底管道檢測(cè)中,能夠?qū)?duì)應(yīng)的側(cè)掃聲吶聲波掠射角影響消除,才能提升海底管道檢測(cè)質(zhì)量。鑒于此,論文針對(duì)側(cè)掃聲吶聲波掠射角對(duì)海底管道檢測(cè)的影響做出了專(zhuān)門(mén)分析,希望在論文的研究幫助下,能夠?yàn)楹５坠艿罊z測(cè)中的技術(shù)應(yīng)用提供參考。

本文結(jié)合在渤海海底管道工程中應(yīng)用撓性軟管的實(shí)踐,論述了撓性軟管的幾個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題,如撓性軟管的結(jié)構(gòu)和材料特性,不同輸送介質(zhì)條件對(duì)撓性軟管結(jié)構(gòu)和材料的影響,撓性軟管與普通鋼管的連接方式以及運(yùn)輸、安裝等方面的一般要求。此外,還探討了撓性軟管在渤海海底管道工程中可以應(yīng)用的幾個(gè)方面。

文章根據(jù)鋪管船采用s型鋪設(shè)海底管道的作業(yè)特征,介紹了海底管道防腐層和混凝土配重層涂敷工藝,可以確保各鋼管涂敷層間具有足夠的剪切強(qiáng)度,使得在鋪管過(guò)程中設(shè)定的軸向張力作用下,不致發(fā)生鋼管各涂敷層間剪切強(qiáng)度不足而產(chǎn)生滑脫的現(xiàn)象,保證鋪管過(guò)程中海底管道完好。