[01846493]深水管线关键技术研究及应用

本项目皆在研究和发现深水油气田开发中管线关键技术及其应用。在深水中,立管前期设计中面临安装时候的形态控制,海流引起的振动疲劳,外高压和内部流体高温引起的屈曲以及立管接头疲劳断裂等问题,本次研究重点进行了立管安装时形态控制技术,涡激振动响应预测及立管导向卡子和涡激振动卡子的数量及布置、立管触地段高温临界屈曲分析方法,复合材料立管柔性接头寿命计算方法等关键技术问题,由此可为提升海洋油气开发能力和发展海洋提供理论基础和技术支持。共取得四项主要科学发现： （1）在立管设计中,提出立管安装过程中的形态控制技术,建立了考虑立管安装速度的管土相互作用模型,以及考虑了管土相互作用及触地区管道大变形的立管安装非线性力学模型,并采用同伦分析法获得了其近似解析表达式,开展了基于主动截断实验方法的立管安装模型实验研究。 （2）首次发现深水立管轴向张紧力的变化对于涡激振动疲劳的影响,得出海流作用下的立管变形机理,得出轴向张紧力的变化函数,采用广义积分变换技术的求解模型,达到提升深水立管涡激振动响应的精度。 （3）建立了一套完整有效的海底管道屈曲设计理论,形成了针对外部高压以及内部油气高温的立管触地段屈曲设计的新方法,提出了深水立管触地段临界压溃压力预测方法,解决了深水立管触地段抗隆起屈曲和侧向屈曲设计的难题。 （4）建立了复合材料深水立管柔性接头界面裂纹应力强度因子计算方法,确定了几何结构和材料性能参数,建立复合材料立管柔性接头数值模型,形成了裂纹扩展寿命计算方法。 以上成果应用在了1500米水深SCR立管形态设计、东海平湖油气田30“双卡簧双密封隔水管设计和制造以及平湖DPP平台8”立管完整性评估中,有效提高了海洋立管的国产化率,并发展和丰富了深水立管设计的关键技术,避免了深水立管由于长期处于复杂工作环境导致立管疲劳损伤等问题,对整个油气资源的开发安全运行具有重要的实践价值,具有显著的社会经济效益和广阔的推广应用前景。 相关成果在海洋工程领域 “Ocean Engineering”、“Applied Ocean Research”、“Marine Structures”、“Ships and Offshore Structures” 等国际核心期刊发表论文50篇,其中SCI收录论文26篇,EI收录论文4篇。同时相关技术申请了专利,其中已授权发明专利5项,实用新型2项。经过专家组鉴定,本成果总体达到国际先进水平,其中深水立管触地段高温临界屈曲分析方法达到国际领先水平。