海底管道悬跨治理方法.pdf

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1、第45卷船海工程Vo1．452016年12月SHIP&OCEANENGINEERINGDec．20l6DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2016．S1．050海底管道悬跨治理方法曲杰，倪剑，唐建华，娄敏(1．中海油能源发展装备技术有限公司，天津300459；2．中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛266580)摘要：海底管道悬跨威胁着海上生产，造成悬跨的原因很多。当出现悬跨后，对海上资源的正常生产和海洋环境存在较大隐患，因此，采取有效的措施维护管道就非常有必要。对海底

2、管道悬跨产生的原因和治理的方法进行了综合阐述，供技术人员参考。关键词：海底管道；悬跨；治理中图分类号：P756．2文献标志码：A文章编号：1671—7953(2016)S1-0214-03道进行安全评估就很必要，以确认是否需要维护。1产生的原因海底管道悬跨的长度是决定管道静力破坏与诱发海底管道悬跨的原因很多，在铺设过程动力破坏的关键因素。在工程中考虑到悬跨长度中海床的变化及建成后海水的冲蚀都可造成悬对管道弯曲变形和管道自身振动频率的影响，对跨，若达到一定长度，会导致管道失效，影响生产。悬跨长度的确

3、定主要考虑三方面。1．1海床变化造成的管道悬跨1)强度反映了管道抵抗破坏的能力，要通过凹凸不平的海床造成管道产生较大悬跨，遭最大许用应力推算出临界悬跨长度。到严重的破坏。造成这种海床起伏的可能原因2)稳定性是反映了管道保持原有平衡形态有地震、冲蚀、异常潮流、波浪和沙波沙脊等。的能力，要保证管道不失稳确定允许悬跨长度。1．2人类海洋活动造成的管道悬跨3)要在海水流经管道时不发生涡激振动为在海底管道穿越航道或人类海洋活动的区前提计算临界悬跨长度。域，抛锚和渔网将会对管道造成损伤⋯，包括管3治理方法道悬

4、跨迁移、混凝土层破坏、阳极脱落、管道凹陷破损。为了将海底管道悬跨潜在的危险降低到最底1．3极端天气造成的管道悬跨程度，首先要在分析悬跨产生的原因，然后采取相极端天气如极端低温和龙卷风对海床造成一应措施来治理海底管道悬跨，下面将介绍目前对定影响。寒潮造成持续偏北风和低潮位，减少了海底管道悬跨治理的几种主要方法。泥沙的沉积，所以泥沙流失，造成管道悬跨。3．1主动支撑法主动支撑法是在管道悬跨下方，安装支撑物2安全评估等，使悬跨段受到保护。在海流及海浪的冲刷时．碰到管道改变流动3．1．1沙袋填充法方向，在

5、管道周围生成漩涡，产生振动，当振动频采用沙袋回填来支撑海底管道的悬跨段，在率接近或等于管道自振频率时，便生成涡激共浅水域内，这是最值得推荐的治理方法。振，引起管道的变形和动应力，当管道动应力此方法适用于海底环境不复杂的悬跨管段。超过屈服极限，以至可能断裂。因此对悬跨的管若在海水和海浪冲刷较严重的区域中，所填沙袋被冲走不起作用，再次造成悬跨。3．1．2灌浆填充法收稿日期：2016—08—01修回日期：2016—09—01此方法可由潜水员或ROV来完成。用聚丙第一作者简介：曲杰(1977一)，男，大学

6、，工程师烯材料根据管线悬跨的情况制成多个不同的容研究方向：海底管道检测、评估与维修器，潜水员或ROV将其安装在悬跨管道下方，然E-mail：q~ie@cncooc．COH1．cnf后水面上的工作船通过连接管将水泥浆注入袋214201216月年曲杰，等：海底管道悬跨治理方法综述船海工程第45卷中，从而起到支撑作用。但是对于海床变化恶劣有效途径。和严重冲刷区域，可靠性不高，会失去对海底管道3．3降流促淤法的支撑作用，再次造成管道悬跨。海底被冲刷是因海水和波浪等外力在运动状3．1．3机械支架法态下侵蚀海

7、底层，所以要解决岩土冲刷侵蚀问题，此方法是在悬跨段设置支架，减少管道的振必须改变海水和波浪运动流速且降低泥沙的搬运动和悬挂长度，防止管线因涡激振动断裂。和流失，即降流促淤。优点：这种支架支撑桩腿的长度可以伸缩，能本方法的主要措施是种植人工海草。将人工很好地适应起伏不平的海底。调节支架方便，借海草安装在加重的网垫上，人工海草的密度小于助于深海作业船和ROV，多种类型的支撑架安装海水的密度，在海底后，会在浮力的作用下向上伸在更深的海域中。展，并跟着水流摇摆，阻滞管道附近的水流速，减缺点：造价昂贵，不适

8、合大面积的管道悬跨治缓水流对海床的冲刷能力J。并且沉降的泥沙理；需定期检查和维护；保护的范围较小，只是解落在草垫上，有效削弱海床的破坏。此法施工灵决支架所在部分区域管段的悬跨问题；如果在支活简便，可以在不影响管道运输的情况下实施，但架两侧产生新的大段悬跨，在重力作用下，支架支受海流和波浪等海况的影响明显。撑点将必然成为海管应力集中点和释放点，支架3．4挖沟填埋法处极易造成海管的折断。此方法通过对海床挖掘，将管道铺设到被冲3．1．4抛填砾石法刷深度以下掩埋用以保护管道。此法可避免水流