冀东油田滩海仿生草冲淤作用模型试验研究.pdf

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1、l海洋工程石油It,{jc建设冀东油田滩海仿生草冲淤作用模型试验研究结合冀东油田海底管道仿生草防冲刷试验工程，采用1：10比尺进行水槽断面物理模型试验，研究水流作用下冀东油田滩海区域仿生草的缓流效果和仿生草周边泥沙冲淤变化规律。试验结果表明，水流作用下仿生草倒伏后起到屏蔽作用，使草段内流速大幅减小，草段上部流速增大。当水流流速较小，草段内速度较小，难以发生淤积；当水流流速较大，海床发生普遍冲刷时，草段内海床冲刷程度也远小于草段外海床。关键词LIUWeiPetroChinaJidongQilfieldCo

2、mpany，Tangshan063200，ChinaAbstractBasedonthetrialprojectofartificialgrassanti—scouringactionforseabedpipelineinJidongOilfield，thephysicalmodeltestswithascaleof1：10areperformedinawaterflume．Theflow—mitigatingeffectofthear—tificialgrassunderflowsandthescou

3、randdepositionrulesofthesandaroundtheartificiaIgrassareinvesti—gated．Thetestresultsshowthatundertheflows，theshelterfunctionafterthelodgingoftheartificialgrassIeadstothegreatmitigationoftheflowvelocityinthegrass，andalsomakestheflowvelocityabovethegrassinc

4、reasesimultaneously．UnderIOWvelocityoftheflows。theflowvelocityinthegrassiSsinailanddepositioniSnoteasilyinduced．Underlargevelocityoftheflows，whenscourgenerallyoccursintheseabed。thescourintheartificialgrassiSfairlysmallerthanthatouterthegrass．Keywords：art

5、ificialgrass；flowvelocityscOur—depOsitiOnvariation；protection波浪、水流会引起海底结构物底部及其附近海床没有支撑和固定，将受海流中击而产生连续性振动，的泥沙运动，即海底；cP~U现象。根据海洋中刷动力学极易造成管道应力疲劳；冬季时大块浮冰对悬空管段分析：海底结构物周围；cp~U的原因主要是海洋结构物可能产生直接撞击，而导致管道弯曲、位移、破损或安装在海底后，打破了原有水下流场的平，衡，引起局断裂；同时，由于管道内介质的输送会产生自振，也部水流速

6、度加快，使水流形成一定的压力梯度并构成会加快悬空管段产生的应力疲劳。运行中的海底悬空对海底的剪切力。同时，海洋结构物的出现还改变了管道一旦发生破损或断裂必然造成海域污染。水流的方向使之产生湍流和漩涡，更加速了冲刷作仿生草防中刷技术是基于海洋仿生学原理而开发用。对于海底管道而言，冲刷会导致管道外露甚至出研制的一种海底防冲刷技术。通过仿生草的黏滞阻尼现一定长度的悬空，若悬空管道长时间保持此状态而作用，降低海流流速，防止海床中刷，促进泥沙淤—●■■222015年8月_海洋工程石油工程建设仿生草段内、外流速变化

7、(见图2)。3．2仿生厂————————]圭I仿生草的缓流作用主要体瑚在减小水流对仿生草下＼l、茌浦擀I＼一1流i⋯一。

8、。局部海床的作用，以达到保护海底管道的目的。图5为＼、酒浪斜坡VIfV『IⅥII消浪斜坡，／仿生草段E部沿程不同测量面的垂向速比饺。由图5可见，仿生草前段(断面2)，由于前排草2足床模型试验子石蕾倒伏形成斜面，下层流速略有减小，上层流速略有增大；2．5．2动床物理模型仿生草中段(断面3)，由于前排草陉状，并与后排草衔K槽铺设长5m(原型50m)，厚0．1m(原型接形成了屏蔽面，下层流

9、速大幅减小，E层流速有所增1．0m)的动床段，模型沙采用煤粉。仿生草段固定在大；仿生草后段(断面4)，流速分布与断面3差别不动床中部，长2．0m(原型20m)，前、后动床段都为大。试验结果表明，水流流经仿生草段，受仿生草屏蔽1．5m(原型15m)，见图3。试验中测量不同时段的的底层流速在前段较小，并继续减小，到中后段基本稳冲淤地形，情况。定，几乎没有明显的流速。图3动床模型试验布置流速／(m／s)草段亡部流速垂向分布、图5仿生草段上部沿程流