平台锚泊作业撞击海底管道定量风险评估.docx

《平台锚泊作业撞击海底管道定量风险评估.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、平台锚泊作业撞击海底管道定量风险评估姓名：张维仕学号：S12020389专业：船舶与海洋结构物设计制造10平台锚泊作业撞击海底管道定量风险评估偶发性载荷破坏是管道破坏的主要原因之一。而事故性锚泊作业引起管道破坏是一个重要方面，各种工况下的锚泊作业,由于操作失误而脱锚，海底管道有被锚或锚链撞击而破损的危险。1.撞击概率的计算1.1锚泊作业的分类根据不同锚泊作业的情况，事故发生概率的计算方法也不同。因此应对锚泊作业进行相关的分类。对海底管线有影响的锚泊作业，有钻井平台的抛锚和各类船舶的抛锚。因此对于钻井平台锚泊作业可进行如下分类：钻井作业：在海底管线上方或附近的钻井平台的

2、锚泊作业。又分为两种情况：(1)锚泊作业：当平台初期进入工地时，抛锚服务船可能由于操作失误而发生脱锚事件；(2)钻井作业和完工期间：锚链可能断裂。1.2锚撞击海底管道概率模型抛锚点αα海底管道D钻井平台L图1锚坠落示意图钻井作业和完工期间:锚链可能在平台端发生断裂，也可能在锚端发生断裂。A．锚链在平台端发生断裂的情况，锚链与管线的撞击概率可用下式求出：Pchain_i=Pi1·Pi2(1)其中：Pchain_i——某锚链与管线撞击的概率；Pi1——每根锚链每年断裂的概率，若无该项数据，可取0.01(DNV-1997b)；Pi2——锚链断裂后撞击管线的概率；i——锚的编

3、号。Pi2的求解方法：任何物体在水中都存在不同程度的偏移，物体的偏移量完全取决于形状和重量。假定锚链断裂后落入海底的可能区域为以锚为圆心，链长L为半径的圆，锚链的下落服从正态分布：10Pθ=12πδθe-12(θδθ)2(2)式中：θ——随机变量，表示断裂后锚链偏离左右方向的角度；δθ——θ的标准偏差，δθ=2δL；δ——漂移量，取锚链重心处的漂移量；h——海水深度；β——锚链重心处的漂移角。见表1δ=h·tgββδh图2断裂锚链示意图表1坠落物偏移角分类编号描述重量（吨）偏移角（d）（度）1扁/长形<21522—893>854箱形/圆柱形<21052—856>837

4、箱形/圆柱形>>82计算概率时，连接与断裂点的直线段，以此为坐标轴，即θ=0的位置，以锚为圆心，以链长L为半径画圈，将圆分为n个小扇形，如图3所示。10断裂点锚θ图3锚链在平台断裂示意图（1）求出落入每一个扇形的单位面积概率：Pθi<θ≤θ0=Pθ≤θ0-Pθ≤θi=0θ012πδθe-12(θδθ)2dθ-0θi12πδθe-12(θδθ)2dθ(3)则所求概率为nPπL2求管线在小扇形内的长度，则撞击概率为：Phit_i=nPiπL2·D·li(4)式中：D——管径；li——扇形内管线长度。这里将管线长度分为两个部分求得假设锚链与管线的夹角是锐角α，如图4所示，每

5、个管段的长度求法如下公式：L1=h(ctgα+β-δ-ctg(α+β))(5)L2=h(ctgα-γ-ctg(α-γ+δ))(6)其中：δ是指每次减小的角度，这里只考虑β，γ范围内的撞击概率。则总的撞击概率为：Phit=i=1nPhit_i=i=1nnPiπL2·D·li(7)求所有锚的Phit：Pchain=Phit(8)钻井平台α10αL2L1海底管道Dh抛锚点γβ图4锚链在平台断裂示意图（2）B.当锚链在锚端断裂时，钻井平台可能漂移，有被牵引锚链撞击的风险。Pdrag_i=N·P1·P2(9)其中：P1——每年钻井台漂移概率，按DNV，1996b取6.4×10-

6、3；P2——被牵引锚链撞击的概率，P2L时，P2=0。1.3实例计算分析按上述分析过程，计算一锚链在平台端发生断裂，断裂锚链落于通往小型平台的20英寸海底管线的概率。图6锚链断裂撞击管道示意图101.3.1基本计算资料表2计算数据表数据分类数据项目计算数据单位管线数据外径（D）508mm壁厚（t）18Mm屈服应力（σ）450N/mm2混凝土厚度60mm断裂锚链数据断裂长度（L）155m锚链质量（m）18000kg环境数据水深（d）100m锚链与管线夹角52°抛锚点与管线距离67m计算标准采用DNV-OS

7、-F101给出的标准，年故障频率应不大于10-5。1.3.2撞击概率的计算根据1.2介绍的方法，以锚为圆心，锚与锚链断裂点连线所在直线为坐标轴，链长L为半径作圆，并将此圆划分为单位为δ=5°的72个扇形（即取n=72）。撞击范围取γ=40°，β=40°。可求出此范围的撞击概率。表3给出了落入扇形区域的条件概率。对于锚链，其偏移角定义为15°，水深为100米，则得到横向偏差δ：δ=d·tan15°=100×tan15°=26.8m则标准差δθ=2δL=2×26。8155=0.346撞击第一个扇形区域的概率为：P0≤θ≤5°=0π36pθdθ-0.5=0