【摘要】：隨著海洋油氣資源的不斷開采,海底管道的鋪設(shè)力度也不斷加強(qiáng),其運行的穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個輸送系統(tǒng)的連續(xù)性與安全性。由于海管所處的環(huán)境非常復(fù)雜,在受到波浪、流、地震、高溫、高壓等荷載作用下很容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象,海床的不平整性也是造成海底管道失穩(wěn)的原因之一。當(dāng)海床液化時,海底管道會發(fā)生很大的上浮位移,嚴(yán)重影響海底管道的安全性。對于埋設(shè)于海床中的海底管道,其失穩(wěn)方式主要為豎向屈曲。本論文以Ansys程序為平臺,提出海底管道在不平整海床上的豎向屈曲模擬方法。模型中以非線性彈簧模擬管土相互作用,彈簧剛度采用ASCE規(guī)范中的定義方法,該方法考慮了土壤粘聚力、內(nèi)摩擦角、上覆土壓力、管線直徑等因素。因此本論文主要討論海底管道擱置在不平整海床上時,海床不平整度、軸向摩擦系數(shù)、內(nèi)壓、土壤類別和以上幾種因素對其整體穩(wěn)定性的影響。對于處于液化海床中的海管,在液化土壤中會受到浮力作用而發(fā)生較大的上浮位移,因此本論文從減小海管上浮位移和應(yīng)力的角度出發(fā),提出了三種方法使海管保持穩(wěn)定。三種方法分別為間隔回填不易液化材料、間隔錨固、間隔設(shè)置簡單門式框架。有限元模型中考慮了海管的幾何與材料非線性。計算結(jié)果表明,海床不平整度、粘聚力和內(nèi)摩擦角對海管的豎向屈曲過程影響較大。內(nèi)壓大小不會改變屈曲發(fā)生的突然性。而軸向摩擦系數(shù)對海底管道屈曲前的位移和屈曲安全溫度的影響微乎其微,但對海管屈曲后的豎向位移影響較大,對于保持海底管道屈曲后的穩(wěn)定性有重要影響。對于液化海床下三種保持海管穩(wěn)定的措施中,三種方法均能有效的減小海管的上浮位移,但間隔錨固措施不能有效的減小海管應(yīng)力。因此建議采用間隔回填和間隔設(shè)置簡單門式框架來保持海底管道的穩(wěn)定性。
[Abstract]:With the continuous exploitation of offshore oil and gas resources, the laying strength of submarine pipeline is also strengthened, and the stability of its operation is directly related to the continuity and safety of the whole transportation system. Because the environment of sea pipe is very complex, it is easy to appear instability under the action of wave, current, earthquake, high temperature, high pressure and so on. The unevenness of sea bed is also one of the reasons for the instability of submarine pipeline. When the sea bed is liquefied, there will be a great floating displacement of the submarine pipeline, which will seriously affect the safety of the submarine pipeline. For the submarine pipeline buried in the seabed, the instability mode is mainly vertical buckling. In this paper, based on Ansys program, the vertical buckling simulation method of submarine pipeline on uneven sea bed is proposed. In the model, the nonlinear spring is used to simulate the interaction between pipe and soil, and the spring stiffness is defined by ASCE code. This method takes into account the factors of soil cohesion, internal friction angle, overlying earth pressure, pipeline diameter and so on. Therefore, this paper mainly discusses the effects of seafloor roughness, axial friction coefficient, internal pressure, soil type and the above factors on the overall stability of seafloor pipelines when they are shelved on uneven seafloor. For the sea pipe in the liquefied sea bed, the floating displacement will occur due to the buoyancy in the liquefied soil. Therefore, from the point of view of reducing the floating displacement and stress of the sea pipe, three methods are proposed to keep the sea pipe stable. The three methods are interval backfilling not easy liquefaction material, interval anchoring, interval setting simple door frame. The geometry and material nonlinear of sea tube are considered in the finite element model. The calculation results show that the unevenness of the sea bed, cohesion and internal friction angle have great influence on the vertical buckling process of the sea tube. The magnitude of internal pressure does not change the sudden occurrence of flexion. However, the influence of axial friction coefficient on the displacement and safety temperature of submarine pipeline before buckling is minimal, but it has a great influence on the vertical displacement after buckling of submarine pipeline, and has an important influence on maintaining the stability of submarine pipeline after buckling. Among the three measures to keep the sea pipe stable under the liquefied sea bed, the three methods can effectively reduce the floating displacement of the sea pipe, but the interval anchoring measure can not effectively reduce the stress of the sea pipe. Therefore, it is suggested that interval backfilling and interval setting simple door frame should be used to maintain the stability of submarine pipeline.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P756.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 譚開忍;肖熙;;基于缺陷評估的海底管道設(shè)計研究[J];中國海洋平臺;2006年04期

2 來向華;葉銀燦;韋雁機(jī);茍諍慷;傅曉明;;杭州灣海底管道沖刷自埋演化過程初步研究[J];海洋學(xué)研究;2011年02期

3 高峰;李娟;;海底管道水下濕式維修法在工程中的應(yīng)用[J];中國造船;2012年S1期

4 張國光;海底管道開溝技術(shù)的發(fā)展及其綜合評價[J];海洋通報;1989年02期

5 ;淺談降低海底管道工程造價[J];中國海洋平臺;1997年01期

6 侯百川;吳春松;李軍安;金博文;;海底管道維修方法淺析[J];科技致富向?qū)?2012年32期

7 劉英寶,王德禹,馮春健;海底管道設(shè)計壁厚和計算壁厚的選取[J];中國海洋平臺;2003年04期

8 金偉良,張恩勇,邵劍文,劉德華;海底管道失效原因分析及其對策[J];科技通報;2004年06期

9 肖文功;海底管道懸空隱患治理技術(shù)研究及應(yīng)用[J];中國海洋平臺;2004年06期

10 李中玲;李景武;;海底管道工程管材拉運技術(shù)[J];科技資訊;2006年09期

相關(guān)會議論文 前10條

1 趙建平;王學(xué)超;;杭州灣海底管道臨界管跨分析模型研究[A];壓力容器先進(jìn)技術(shù)——第七屆全國壓力容器學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

2 王雷;;計算機(jī)技術(shù)在海底管道施工中的應(yīng)用[A];2005年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

3 高峰;李娟;;海底管道水下濕式維修法在工程中的應(yīng)用[A];2012年中國造船工程學(xué)會學(xué)術(shù)論文集[C];2012年

4 李毅;王聚鋒;高書鵬;;海底管道內(nèi)檢測技術(shù)在渤海灣的應(yīng)用[A];油氣管道腐蝕檢測與防護(hù)預(yù)警[C];2012年

5 高峰;李娟;;海底管道水下濕式維修法在工程中的應(yīng)用[A];2012年中國造船工程學(xué)會優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2013年

6 郭斌;王軍;毛榮;王彬;李耕野;房長帥;;在役海底管道內(nèi)檢測方法分析及應(yīng)用[A];中國海洋石油總公司第三屆海洋工程技術(shù)年會論文集[C];2012年

7 李春;沙秋;秦延龍;劉振紋;;海底管道懸空風(fēng)險及消減措施分析[A];2013年中國海洋工程技術(shù)年會論文集[C];2013年

8 龔順風(fēng);陳源;金偉良;李志剛;趙冬巖;何寧;;深水海底管道S型鋪設(shè)形態(tài)分析[A];第十四屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會論文集（上冊）[C];2009年

9 曹先凡;秦延龍;聶冬;孫建偉;孫昭晨;;海底管道沖刷的數(shù)值模擬[A];第十四屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會論文集（上冊）[C];2009年

10 高峰;潘東民;裴紅英;魏彥;;淺水區(qū)海底管道應(yīng)急搶修預(yù)案建立的思考[A];2010年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 汪亞萍　通訊員 徐江;大港海底管道項目亮點紛呈[N];中國石油報;2009年

2 通訊員 鄧廷輝;“863”新技術(shù)為海底管道裝上“眼睛”[N];科技日報;2010年

3 記者 趙士振　通訊員 李江輝;勝利自制機(jī)器人 首次海底查管道[N];中國石化報;2010年

4 鄧廷輝;新技術(shù)為海底管道裝上“眼睛”[N];中國技術(shù)市場報;2010年

5 記者 王國文　通訊員 黃敏東;兩灣口海底管道附近不得亂拋錨[N];石獅日報;2010年

6 通訊員 田奕豐;西二線海底管道項目有序展開[N];石油管道報;2011年

7 李倩　方新偉 劉洋;科技成就從陸地到海洋的完美跨越[N];科技日報;2011年

8 記者 劉濤;集團(tuán)公司調(diào)研組到深港海底管道現(xiàn)場指導(dǎo)工作[N];石油管道報;2012年

9 王占春 王園;天津設(shè)計院中緬管道(緬甸段)海底管道開始鋪管[N];石油管道報;2012年

10 賈天添;新型海底管道連接器問世[N];中國船舶報;2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉錦昆;淺海海底管道懸空段防護(hù)技術(shù)研究及應(yīng)用[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

2 王雷;海底管道懸空檢測及治理技術(shù)研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

3 張宗峰;海底管道在位穩(wěn)定性研究[D];天津大學(xué);2015年

4 邵劍文;海底管道的健康監(jiān)測系統(tǒng)與評估研究[D];浙江大學(xué);2006年

5 原文娟;基于屏障的在役海底管道量化風(fēng)險評價技術(shù)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2014年

6 吳鈺驊;海底管道—流體—海床相互作用機(jī)理和監(jiān)測技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2007年

7 張恩勇;海底管道分布式光纖傳感技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2004年

8 胡軍;海底管道完整性管理解決方案研究[D];天津大學(xué);2012年

9 趙天奉;高溫海底管道溫度應(yīng)力計算與屈曲模擬研究[D];大連理工大學(xué);2008年

10 丁鵬;海底管線安全可靠性及風(fēng)險評價技術(shù)研究[D];中國石油大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 蘭千鈺;波、流作用下的海底管道自埋機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2012年

2 高爽;海底管道維修機(jī)具的力學(xué)分析及仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

3 何璇;含凹陷海底管道屈曲機(jī)理的數(shù)值模擬[D];浙江大學(xué);2015年

4 趙曉宇;單層保溫管外腐蝕失效模式及改進(jìn)方法研究[D];大連理工大學(xué);2015年

5 韓文海;腐蝕海底管道可靠性分析[D];大連理工大學(xué);2015年

6 劉臻;海底管道聲學(xué)探測方法中的問題分析[D];中國海洋大學(xué);2015年

7 方娜;海底管道泄漏事故風(fēng)險分析與應(yīng)急對策研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

8 紀(jì)澤慧;水下直線目標(biāo)處理算法在海底管道檢測機(jī)器人中的應(yīng)用[D];中國海洋大學(xué);2015年

9 胡麗川;基于多波束與海底管道建模方法的研究與實現(xiàn)[D];東華理工大學(xué);2016年

10 楊詠妍;海底管道溢油風(fēng)險評價體系的研究[D];浙江大學(xué);2016年

，

本文編號：2484406