局部抛石用于深水海底管道悬跨治理研究与应用.pdf

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1、_海洋工程石油11程建设局部抛石用于深水海底管道悬跨治理研究与应用孙青，余承龙，冯晓伟中海油田服务股份有限公司物探事业部，天津300452doil03969／jissn『u0f一2206．20i602004摘要：针对局部抛石法用于深水海底管道悬跨治理的失稳模式及稳定性进行了研究。首先以Shields准则为依据，对不同大／j＼石块和坡角能抵抗的海流大小进行了计算；然后用Fluent软件建立局部石堆三维模型并分析周围流场；并在试验水槽中进行水流冲击石堆模型试验，观察石堆的失稳模式和不同大小的石块抵抗水流冲击的效果。根据研究，了解局部石堆用于治理

2、海管悬跨的效果，明确石堆失稳模式并避开容易造成石堆失稳的薄弱环节，使石堆形式和尺寸设计更加合理，以达到更加长期稳定的治理效果。此外，根据研究结果将局部抛石法成功应用于番禺海管的悬跨治理。关键词：海底管道；悬跨治理；局部抛石；数值模拟；水槽试验ResearchandApplicationofLocaIRockDumpingforTreatingFreeSpanofDeepwaterPipelineSUNQing，YUChenglong，FENGXiaoweiGeophysicalDepartment，ChinaOilfieldServices

3、Limifed，Tianjin300452，ChinaAbstract：TheresearchoninstabilitymodesandstabilityoftreatingfreespanofdeepwaterpipelinebylocalrockdumpingmethodiSconducted．BasedonShieldscriterion，thecurrentresistanceabilitieswithdeferentrocksizesandslopesarecalculated：ThenthelocaI3DbermmodeIiSb

4、uiltwithFluentsoftwareandthearoundcurrentfieldiSanalyzed．ThemodeItestundercurrentimpactSperformedinalaboratoryflumetoinvestigateberminstabilitymodesandstabilityaswelIastheeffectofdifferentrocksizesonresistingwaterimpact．whichenablesthedesignofbermfOrmandsizetobemorereasona

5、bleandgetmorestabletreatmenteffectTheseresearchresultshavesuccessfullybeenusedintreatingfreespanofPanyusubseapipeline．Keywords：subseapipeline；freespantreatment；Iocalrockdumping；numericaIsimulation；testinlaboratoryflume海底管道悬跨问题一直以来都是海底管道安全运营的一大威胁，对于海底管道(以下简称海管)的危险悬跨段必须采取措施使

6、其消除或缩短以保证海图1海底管道局部抛石示意管的安全。在众多海管悬跨治理方法中，抛石法是用1Shields准则于海管悬跨治理的一种常用方法，它是将碎石沿悬跨管道抛掷，形成一个长条形石坝，对管道起支撑和覆抛石法最重要的就是保证石堆在水流等环境载荷盖作用。但对于深水海管来说，为了实现抛石作业的作用下能够长期保持稳定，为海管提供持续有效的支高效率和准确定位需采用专业的落石管抛石船进行作撑nI。本文研究的深水海管主要受到的环境载荷为海业。鉴于国内尚无此类抛石船舶，而租赁国外船舶费流，石堆受水流冲击的失稳破坏通常是由初期少量石用昂贵，因此，提出减少抛

7、石长度，采用局部抛石堆块的失稳而导致的一个连锁破坏过程，因此单个石块区别于国外的全管道抛石的理念，仅在悬跨段中间抛的起动问题是影响石堆稳定性的关键因素。根据掷一处塔形石堆(如图1所示)，起到减少悬跨长度Shields准~UI3,可以计算出在受某一流速海流中击下，的目的。鉴于局部抛石的理念未在国内海管上进行过保持稳定的最小石块的中值粒径D∞。Shields数应用，局部石堆在水流冲击下的失稳模式及稳定性不为环境载荷作用在石块上的剪切应力值(无量纲)，明确，因此有必要对其进行研究。可以按下式计算：