平台附近海底管道不挖沟的次生问题及解决办法

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1、学兔兔www.xuetutu.com38一■技术交流石油和化工设备．2013年第16卷平台附近海底管道不挖沟的次生问题及解决办法邵怀海(胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司，山东东营257026)[摘要]胜利埕岛油田海底管道在平台附近，由于受到条件限制埋设困难，而管道路由中通常设计要求后挖沟埋设到一定深度，在挖沟与不挖沟的过渡段之间管道高度差造成管道产生较大的残余应力。本文分析了这种残余应力的影响，提出了降低残余应力的方法。[关键词]海上平台；海底管道；挖沟；次生问题；解决措施1问题的提出的海底管道。平台附近管道纵向断面如图l所示。胜利埕岛油田由于海区冲刷严重，海底管在挖沟

2、与不挖沟的过渡段之间，管道高度差使管道设计为全程挖沟埋设。但每座平台附近均有多道产生较大的挖沟残余应力，这种残余应力可能条海底管道或海底电缆，尤其是中心平台附近管存在于整个海底管道服役期，因此在设计分析时道电缆密布，受到条件的限制，后期新建海底管不可忽略这种残余应力对海底管道的影响。本文道时考虑到可能损伤到先期施工的海底管道或电采用AUTOPIPE软件分析了挖沟残余应力，并提出缆，一般在距离立管根部50m至60m范围内不再采了降低挖沟残余应力的方法。取挖沟措施，改为抛填砂袋结合土工布保护裸露导F至：二≤一⋯⋯1：图1平台附近管道纵断面示意图2分析问题该条管道因出现了非设计

3、的垂向不均匀变化而不在挖沟与不挖沟过渡段之问的海底管道必然得不进行安全防护治理或降压使用。存在着高度差，造成钢质海底管道产生较大的残埕岛海区海底管道设计埋深一般为1．5m，以余应力。这种残余应力在管道整个寿命期内都存直径①377mm的海底管道为例，埋深1．5m需要在，但在常规的管道设计中，没有出现这部分应挖沟深度为1．5+0．377=1．877m，如果管道局部不力。挖沟，这个高差将在挖沟埋设的海底管道与不挖常规管道设计主要考虑的荷载有：温度、压沟埋设的海底管道之间以内力的形式储存在管道力等因素引起的功能荷载以及波浪、海流、海水上，显著降低了管道抵抗其他荷载的能力。以胜及土

4、壤的压力、摩擦力等外部环境荷载，并未考利埕岛某海底管道为例，分析挖沟与不挖沟之间虑挖沟引起管道在垂向上不均匀变化产生的管道的过渡段存在的残余应力，该条海底管道规格为内力。埕岛海区某登陆海底管道在运行6年后路由273．1mm／①377mm，内外管材质均为API5L检测发现，管道垂向变化最剧烈的位置其绝对高作者简介：邵怀海(1975一)，男，山东金乡人，1998年毕业于差有2m，高点至低点的水平距离为22m，左右垂大连理工大学海岸与海洋工程专业。高级工程师。主要从事海底管向不均匀变化达到9％(2／22=0．09)，根据核算，线及海洋平台设计工作。学兔兔www.xuetutu.

5、com第1O期邵怀海平台附近海底管道不挖沟的次生问题及解决办法一39．X56PSL2级钢管。采用AUTOPIPE软件模拟该条2000倍管道外径，但是这种做法在实际施工中很海底管道挖沟与非挖沟之间的一段海底管道，模难控制，施工中不可能在几十米上百米范围内不拟长度为100rn，模拟时一端固定，另一端自由，断地精确调整挖沟的深度，因此也就造成了设计中间以支架(VSTOP)模拟非挖沟段的海床土与施工的较大误差。壤对管道的支撑作用，限制向下的位移，以吊架(2)方法二。将过渡段离散化，从不挖沟到设模拟挖沟段的土壤对管道的支撑，吊架在管道向计挖沟深度逐步加深挖沟深度，具体措施如下：下位

6、移1．877m时起限制作用。模拟结果显示，挖以管道过渡段靠近不挖沟的区域为起点，分级逐沟的深度达到管道的设计埋深后仅高差引起的管段深挖，每级深挖0．5m，范围为30m，挖沟深度及道应力为231MPa，达到屈服强度的60％，发生在范围依次为0．30m范围内挖沟深度0．5m，30m一60m挖沟段与非挖沟段之间过渡段的上支撑点附近。范围内挖沟深度为1．0m、60m一90m挖沟深度为过渡段长度为35m，管道局部垂向变化率为5．4％1．5m，90m一120m挖沟深度为1．877m。这就大大提(1．877／35=0．054)，相当于人为制造了海床不均高了过渡段施工的可操作性。其中的梯

7、度挖沟深匀沉降，使得管线在一开始就产生了较大的纵向度0．5m、长度30m是否合适，需要根据核算才可弯曲应力。知。一方面是管道在平台附近依据现有的施工条按照过渡段离散化的设计思路，采用件无法完成后挖沟作业，另一方面是挖沟段与非AUToPIPE软件模拟海底管道过渡段，模拟时以支挖沟段之间的过渡段有较大的挖沟残余应力，如架(VSTOP)模拟非挖沟段的海床土壤对管道的何合理设计后挖沟管道过渡段纵向曲线，有效减支撑作用，限制向下的位移，以吊架模拟挖沟段小残余应力，是设计过程中需重点解决的问题。的土壤对管道的支撑。吊架在管道向下位移达到0