SYT10007-1996海底管道稳定性设计

6.0 6.1海底管道及立管系统 概述作为独立的深水开发项目，它是石油天然气工业的重点，在开始阶段开发方案的选择 是很重要的。

前期的正确选择是最重要的，由于它的改变是耗资最大的。

这点适合于 所有的系统组成部分特别是立管， 因为它是海底生产系统和浮式装置之间的关键连接。

基于对系统性能的实际的、正确的评价作出决策是势在必行的，而不是依靠直觉。

这 种评价不仅要理解技术细节和每种设计的功能限制， 也要分析每种设计的相关可靠性， 它们的接口要求和成本等。

不管海洋油田开发采用何种浮式方案，都需要使用管道/生产管线和立管，它们是海洋基础 结构的关键组成部分。

管道和立管是深水开发比较复杂的方面，如图 1 所示。

图 1: 深海浮式结构及立管系统 首先，本章节以实际海洋油田应用为重点描述了深海管道和立管的基本概念，特别关 注了它们在中国海域应用的潜力。

深海管道和立管的更详细的讨论在三个单独的关于 工业设计标准选择、工程解决方案、海上安装的章节中论述。

对不同的管道和立管概 念进行了对比并指出了它们的优缺点。

给出了不同的例子来描述大致的概念。

6.2 6.2.1管道及立管基本概念 海底管道在油气田的总体开发布局设计中, 其中的一个问题之一是如何在油田内部已及从油田 向另外一个油田或者到陆地终端进行油, 气, 及水的输送, 解决该问题的方法就是利 用海底管线或管道。

在海洋油气资源开发中管道有多种用途。

下图描述了海洋管线的通常定义，包括下列 内容： 运输管线 油田产品输送检验/生产管线 水和化学制品注射管线生产管线和立管之间的连接短管图 2: 海底管道在油田中 除去按管道的用途划分还有几种不同的分类方法。

一种常见的方法是按管道横截面 的结构分类，即单壁管道、管中管管道（PIP）和集束管道，如图 3 所示。

图 4: 海底管道分类示意图 单壁管道是最普通的，在海洋和岸上都有广泛的多用途应用。

它能用于输出、油田 生产/检验、注水等。

海底管道完整性管理技术及其应用【摘要】海底管道在我国海洋油气资源开发活动中发展迅速，成为海上油气田的生命线。

作为连接海洋平台，海上储油设施及陆地终端的主动脉，其安全和通畅是保证海洋石油顺利开采的重要基础。

但是由于各种因素的影响，海底管道服役期间环境恶劣，检修维护的难度很大，为了保障海底管道的安全运行，需要从设计、建造、运行的全过程中，融入管道完整性的管理。

本文针对海底管道的运行要求和环境特点出发，分析影响海底管道完整性管理的因素，阐述相关对策，介绍具体案例，为海底管道的完整性管理提供借鉴。

【关键词】海底管道完整性管理全寿命安全1 前言随着我国海洋油气资源开发的快速发展，海底管道已经成为海上油气集输的重要方式。

海底管道技术总的发展趋势是超远距离传输（最长已达1200公里）、超深水深和超大直径，工作温度和内压不断突破记录。

从世界范围来看，海底管道具有投资巨大、技术难度高、运行风险大的显著特点，是海洋油气开发资源中最具挑战性的技术环节之一。

经过最近几十年的发展，我国海底管道的总里程已超过3000公里，并在迅速增加。

海底管道的自然环境与陆上油气管道相比，更加复杂恶劣，对其监测、维护维修的难度更大，一旦发生事故，其抢修的难度非常大，不但会造成巨大的直接经济损失，还会给海洋环境造成巨大的污染。

管道完整性管理技术起源于20世纪70年代初。

鉴于当时欧美等工业发达国家的油气长输管道逐渐进去老龄期，安全事故频发，给社会与环境造成巨大损失，美国率先通过借鉴经济学和航空等工业领域中的风险分析技术对油气管道实施风险管理，以期最大限度地减少油气管道的事故发生率，并尽可能的延长管道的使用寿命，合理的分配有限的管道维护费用，逐步形成了管道完整性管理的法律法规、标准规范和系统的完整性管理模式。

管道完整性管理是一种以预防为主的管理模式。

管道管理者通过针对管道面临的风险因素进行识别和评价，实施各种有针对性的风险隐患减缓措施，将风险控制在合理、可接受的范围内，从而使管道始终处于安全可控的服役状态，达到减少事故并经济合理地保证管道安全运行的目的。

缓蚀剂对气田海底管道的保护性能模拟研究
邢杰;蔡鹏;姜海瑞
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2024(52)3
【摘要】某新建海上气田A井油藏测试临时改变了物流海底管道,导致物流介质及物流环境产生变化,有必要研究缓蚀剂对气田海底管道的保护性能。

通过实验表明:高水气比和地层水工况下,腐蚀速率较高,缓蚀剂无法满足高水气比工况;正常水气比和冷凝水工况下,未添加缓蚀剂,随着流量的增加,腐蚀速率呈现上升趋势,随着缓蚀剂加注浓度的增加,腐蚀速率呈现下降趋势。

缓蚀剂加注浓度500 ppm条件下,当输气量控制在58万方/天以内时,腐蚀速率可控制0.71 mm/a。

实验结果为油藏测试提供了参考依据。

【总页数】5页(P161-164)
【作者】邢杰;蔡鹏;姜海瑞
【作者单位】中海石油(中国)有限公司湛江分公司;中海油能源发展股份有限公司湛江安全环保分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.42
【相关文献】
1.缓蚀剂HYH-9在模拟丽水36-1海底管道内部工况下的缓蚀性能
2.分子模拟辅助油气田缓蚀剂研究进展
3.海底管道缓蚀剂油水分配性测试方法研究及应用
4.陵
水气田输气管道阴极保护效果数值仿真研究陵水气田输气管道阴极保护效果数值仿真研究5.油气混输海底管道缓蚀剂评价研究及优化建议
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海底管道结构设计与稳定性分析随着海洋经济的不断发展和深入，海底管道的重要性不断凸显。

海底管道是指安装在海底的管道系统，主要使用于输送油气、深海采矿等领域。

其结构设计和稳定性分析是海底管道运营的关键，直接影响其安全性和可靠性，具有非常重要的意义。

一、海底管道结构设计海底管道结构设计是海底管道工程中的核心内容，主要包括管道材料选择、管径大小、壁厚、断面形状等各方面。

在设计过程中，需要充分考虑海洋环境因素，如海底地形、流体运动条件等，以保证管道在复杂海洋环境下的持续安全运行。

1.管道材料选择管道材料是影响海底管道结构设计的主要因素之一。

常见的管道材料有钢材、聚氨酯、复合材料等。

其中，钢材是传统的管道材料，具有良好的韧性和抗压性能，但是存在较大的腐蚀和疲劳问题。

聚氨酯材料具有轻质、耐腐蚀、维护简单等优势，但是其耐压性能较差，容易受到外力影响。

复合材料具有优异的力学性能和耐腐蚀特性，但是其制造成本较高，需要进行定制制造，因此使用较少。

2.管径大小管道的直径大小是影响其输送能力的重要因素。

一般来说，管径越大，输送能力也就越大。

但是，海底管道的设计需要根据实际需求和海洋环境因素进行综合考虑，避免管道直径过大或过小，影响其稳定性和经济性。

3.壁厚管道壁厚是影响其抗压性能和耐腐蚀性能的重要因素。

海水中的氯离子、海藻、贝壳等都会对管道产生腐蚀作用，因此需要使用耐腐蚀的材料，并且设置合适的壁厚，以确保管道的使用寿命。

4.断面形状断面形状是影响管道稳定性和流场分布的因素之一。

常见的管道形状有圆形、方形、D形等。

在海底管道结构设计中，需要根据海洋环境的特点和设计要求，选择合适的断面形状，以保证油气输送的安全稳定。

二、海底管道稳定性分析海底管道的稳定性分析是海底管道工程中的重要内容，主要包括静力学和动力学两个方面。

静力学分析主要针对管道自身重力和海水浮力作用下的稳定性问题，动力学分析则是在考虑海浪、洋流等外力作用下的管道动态响应，以保证管道的安全运行。

海洋结构设计海洋立管设计与分析中国海洋大学2017年6月海洋立管设计与分析摘要：海洋立管是现代海洋工程结构系统中的重要组成部分之一，同时也是薄弱易损的构件之一。

作为海面与海底的主要联系通道，海洋立管下端一般与万向节相连，上端与平台的滑移节或钻探船舶等相连。

海洋立管内部有高温高压的石油、天然气通过，外部承受波浪、海流荷载的作用。

立管在内部流体及外部环境荷载的作用下会发生弯曲和振动，当结构的固有频率和外荷载的频率相近时,极有可能引起结构的共振，从而造成立管结构的破坏。

而立管一旦遭到破坏，不仅致使工程本身遭受破坏，而且可能造成油气的泄漏、爆炸等严重的次生灾害。

因此掌握海洋立管设计知识及规范、研究复杂的风、浪、流深水环境条件下海洋立管的静力响应、动力响应、疲劳分析及损伤检测研究具有十分现实的意义。

正文：近些年来，海洋深水开发领域中的油气勘探及开发活动频率大幅增加，勘探及开发水深与前些年相比增加了近一倍。

海洋工业正在研究试图在更深的海域中建造更加便捷的生产系统，这当然需要更多的采用新技术、新方法及新设备。

同时这也符合世界海洋石油天然气工业发展的总趋势。

随着水深的不断增加，深水开发的技术装备将不断面临新的挑战，海洋平台及立管系统在这一次次的挑战中得到了巨大发展，从张力腿平台、平台、半潜式平台发展到今天的浮式生产系统和浮式生产储运系统。

海洋立管是连接水面浮式装置和海底设备如井口、总管的导管，是海洋油气田资源开发的重要结构，一般来说要满足以下功能：（1）外输、输入或循环流体；（2）钻井或修井机工具到井口的导向；（3）支撑辅助线；作为生产构件的立管系统（钻井和采油阶段）的功能包括：（4）生产和回注；（5）输出/输入或循环流体；（6）钻井；（7）完井、修井；海洋立管的分类比较复杂，类型多种多样，如下表1所示。

表1 海洋立管分类一、海洋立管分类简介1.1钢悬链线式立管（Steel Catenary Riser）1.1.1钢悬链线式立管的结构特点随着海洋油气资源开发活动不断向深水海域发展，立管系统在油气开发生产成本中所占的比重越来越大，传统的立管系统在技术上和经济上已经不适应深水发展的需要。

海洋柔性复合软管的结构设计和试验分析摘要：在海洋油气田开发过程中，海洋复合柔性软管的应用越来越广泛。

柔性软管具有可连续安装铺设，可适应海底复杂地形，耐腐蚀，可重复利用等优点。

目前，国内有多家企业开展了海洋柔性软管的技术研发和引进，并在多个工程项目中进行了实践应用，国产化软管生产和安装技术已经趋于成熟，大幅降低了软管的制造和安装成本，促进了柔性软管在我国海洋油气开发中的应用。

本文以某油气田输气柔性软管为例，介绍了柔性软管的结构设计和各种性能试验，验证了海洋性软管的强度，以期为后续海洋软管项目提供参考。

关键词：软管;结构设计;强度分析;试验引言海洋油气资源开发从浅海走向深海是世界海洋油气资源开发的总趋势，也是我国海洋油气资源开发的战略目标。

在开发深海油气资源过程中，固定式平台生产系统受到水深限制，通常采用浮式生产系统与水下生产系统相结合的方式，需要使用大量的管道，如动态立管、跨管及海底静态管等。

恶劣的海况工作环境对管道的结构性能提出了苛刻要求，钢质管道由于洋流波动疲劳、耐腐蚀性差、铺设施工难度大及周期长等问题在深海的应用受到限制。

海洋非粘结型柔性软管具有各层间相对独立且可相对移动的特殊结构，比钢管具有更好的柔韧性和适应性，成为海洋开发尤其是深海开发的必需管道。

但我国深海油气资源开发技术及相关装备研制相对落后，主要依靠从欧美发达国家引进先进装备和技术，深海油气资源的全面开发受到严重限制。

为了加快我国深海油气资源开发技术的自主创新，实现核心装备技术的国产化，介绍了海洋非粘结型柔性软管的性能特点与结构功能，并重点论述了非粘结型柔性软管的研究热点。

1复合软管的功能特点海洋柔性复合软管按照结构形式不同有非粘结型和粘结型两种。

粘结型软管由几层组成，层与层之间粘结固定，不会在受力或弯曲等情况下发生层与层之间的相对位移。

非粘结型软管由几个相互独立的层组成，层与层之间没有粘结和固定，在受力或弯曲等情况下层与层可以相互错动，产生相对位移。

海底管道悬空原因分析及防护方案对比朱鹏鹏; 甄莹; 曹宇光; 史永晋【期刊名称】《《管道技术与设备》》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】5页(P6-10)【关键词】海底管道; 管道悬空; 防护方案; 防护原理【作者】朱鹏鹏; 甄莹; 曹宇光; 史永晋【作者单位】中国石油大学(华东) 山东省油气储运安全重点实验室山东青岛266580; 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院山东东营 257000【正文语种】中文【中图分类】TE80 引言海底管道所处海洋环境复杂，服役期间需要承受内压、重力和温度等载荷作用，同时还可能面临拖网渔具的撞击、拖越和钩拉等第三方破坏。

因此，管道悬空位置极易发生断裂事故，会造成海底油气泄漏，对海洋生态环境造成破坏，管道停输维修会造成损失。

引发海底管道悬空的原因及治理管道悬空问题越来越受到重视。

1 海底管道悬空的原因长期处在复杂的海洋动力环境中，铺设的管道易变成悬空状态，例如，埕岛检测61条管道，其中悬空的管道56条，给正常的油气运输带来了极大的安全隐患[1-2]。

而导致管道悬空现象的因素是多方面的，包括海流、海底地形环境以及施工等因素[3-5]，大致分为如下几方面。

1.1 海底管道和海底构筑物的存在引发海管悬空海底管道和海底构筑物的存在会改变原有的流场，使得海流速度提高并形成漩涡。

冲刷与淤积是泥沙水力输移趋向平衡的结果[6]，若水流流速大于海床泥沙的启动速度，泥沙将被水流携带冲蚀掉，最终造成海底管道悬空或海底构筑物周围出现冲刷凹坑。

1.2 海底地形变化引发海管悬空海底地形通常是不规则且凹凸不平的，其给管道的保护带来了风险和安全隐患。

海底地形中有两类易引发海管悬空现象：(1)海底沙坡和沙脊变化迁移。

海底沙波和沙脊受控于水动力条件和沉积物粒度的组成，形成的地形易发生变化，导致铺设在其上的管道形成悬空，所以铺设管道时应该远离沙坡和沙脊。

(2)大范围的海床侵蚀，其容易引起整条海底管道悬空或多段管线部分悬空。

海底管道稳定性分析计算作者：蒋岚岚王领来源：《广东造船》2016年第01期摘要：本文基于DNV2010年海底管道稳定性设计规范DNV-RP-F109，使用Plusone软件对某海底管道进行了设计分析，通过对计算结果的分析选取合理的混凝土厚度。

关键词：海底管道；稳定性；混凝土厚度中图分类号：TE832 文献标识码：AAbstract： Based on DNV-RP-F109 “On-Bottom Stability of Su bmarine Pipeline” in 2010， on-bottom stability of a submarine pipeline is calculated and analyzed by using the Plusone software and the concrete thickness is determined according to the analysis.Key words： Submarine pipeline； On-bottom stability； Thickness of concrete1 引言海底管道稳定性设计是海底管道设计的重要部分，对海底管道稳定性分析的合理性直接影响着管道在整个运营周期内的安全和经济效益。

若管道在海流、波浪和浮力作用下不能保持在海床上的稳定性，可以采取提高管道的水下重量、给管道锚固或压块等固定或者在海床上开设沟槽进行埋设等措施。

管道水下重量的提高可通过增加壁厚或施加混凝土配重涂层来实现，而后一种方法是最常用的方法。

本文基于DNV最新规范[1]进行海底管道稳定性分析，选取合理的混凝土厚度。

2 稳定性分析方法海底管道稳定性分析方法，从发展过程上看，大致可分为两个阶段： 1988年以前为静态分析阶段1988年以后为动态分析和半动态分析阶段。

1）静态分析方法是传统的分析方法，即对管道在自身重力（Wsub）、波浪和海流产生的升力（FL）、阻力（FD）、惯性力（FI）以及土的摩擦力作用下的静态平衡进行分析的方法。