海底管道工程01概论
海底管道工程参考资料
海底管道工程相关参考资料垂直两相管流流型特点：Taitel 流型判别法石油相态和物性纯物质的气、液两相平衡共存的极限热力状态。
物质的气态和液态平衡共存时的一个边缘状态。
在此状态时，饱和液体与饱和蒸气的热力状态参数相同，气液之间的分界面消失，因而没有表面张力，气化潜热为零。
处于临界状态的温度、压力和比容，分别称为临界温度、临界压力和临界比容。
可用临界点表示。
(1)两组分体系的相图不再是一条单调曲线，而是一开口的环形曲线，CE为露点线；它是汽相区和两相区的分界线，该线代表汽相体积百分数为100％，当压力升高到露点压力时，体系会出现第一批液滴。
CAF为泡点线；它是液相区和两相区的分界线，该线表示液相体积百分数为100％当压力降到等于泡点压力时，体系将出现第一批气泡，此压力又称为该烃类体系的饱和压力，所以泡点线又称为饱和压力线。
两组分体系的临界点C是泡点线和露点线的交汇点在临界点处，液相和汽相的所有内涵性质(指与数量无关的性质)诸如密度、粘度等都相同。
临界点所对应的温度和压力已不再是两相共存的最高温度或压力，高于临界温度或压力的特定区域内仍可能呈现两相共存。
两相共存的最高温度点是CT点，两相共存的最高压力点为CP点，特定区域是指Tc<T<TCT区域和Pc<P<PCP区域。
体系温度高于最高温度TCT时、无论加多大的压力，体系也不能液化，故又将此温度称为临界凝析温度；当体系压力高于PCP时，无论温度如何，体系也不能汽化，而以单相液体存在，故将此压力称为临界凝析压力。
（混合物的）临界压力都高于各组分的临界压力，混合物的临界温度则居于两纯组分的临界温度之间。
相包络线aCpCCTb把两相区和单相区分开，包络线内是两相区，包络线外所有流体都以单相存在。
由图2可知，两组分体系在温度高于临界温度Tc 时仍可能有饱和液体存在，直至最高温度点M 为止。
点M 的温度TM 是相包络区内气、液能够平衡共存的最高温度，称为临界冷凝温度。
海洋工程管道
第一章1.海带管道系统包括哪些内容？用于输送油气的管道系统工程设施的所有组成部分，包括海洋管道、立管、水面上的栈桥管道、支撑构件、管道附件、防腐系统、加重层及稳定系统、泄漏监测系统、报警系统、应急关闭系统和与其相关的全部海底装置。
2.确定海底管道线路的原则是什么？1)要满足生产工艺和总体规划的要求；2)使线路和起点至终点的距离最短最合理；3)线路力求平直，尽量避免深沟、礁石区、活动断层、软弱滑动土层和严重冲刷或淤积。
4)尽量避开繁忙航道、水产捕捞和船舶抛锚区。
5)长输管道与海底障碍物的水平距离不小于500m,距其它管道或电缆不小于30m，交叉时垂直距离不小于30cm。
6)管道的登陆点极为重要，它与岸坡地质地貌、风浪袭击方位、陆地占地面积和施工条件等因素有关。
3.海洋管道工程设计的主要内容。
1)论证并确定管道设计基础数据和线路和选择。
2)管道工艺设计计算。
选择管径与附属材料，考虑压降和温降。
3)管道的稳定性设计。
4)立管设计。
立管和膨胀弯管的结构形式、布置、保护结构和连接方式，立管系统的整体与局部强度计算，安装方法与施工中的强度分析。
5)管道的施工设计。
设计管道的加工、焊接、开沟、铺设、管段的连接和就位、埋置等。
6)管道的防腐设计。
4.相关术语。
1)海底（洋）管道(submarine pipeline )：最大潮汐期间，全部或部分位于水面以下的管道。
2)立管（riser）：连接海洋管道与平台生产设备之间的管段（包括底部的膨胀弯管）。
3)管道附件(accessories)：与管道或立管组装成一个整体系统和零部件，如弯头、法兰、三通、阀门和固定卡等。
4)海洋管道系统：用于输送油气的管道系统工程设施的所有组成部分，包括海洋管道、立管、水面上的栈桥管道、支撑构件、管道附件、防腐系统、加重层及稳定系统、泄漏监测系统、报警系统、应急关闭系统等。
5)一区：距生产平台500m以外的海床地段6)二区：距生产平台500m以内的海床地段7)设计高/低水位：历史累积频率1%/98%的潮位（或高潮累积频率10%/低潮累积频率90% ）8)校核高/低水位：重现期为50年一遇的高/低潮位。
海洋工程中海底管道的设计与优化
海洋工程中海底管道的设计与优化一、引言随着全球化和经济发展的需求，深海油气开发愈发重要。
为了将石油、天然气等海洋资源利用率最大化，需要建设海底管道将这些能源从海底运输至陆地。
海底管道的设计与优化是深海油气开发中至关重要的环节。
本文将从海底管道的基本构造、材料选择、水动力学和防腐蚀等方面分析海底管道的设计与优化。
二、海底管道的基本构造海底管道的基本构造主要有三种，分别是单层管、双层管和多层管。
单层管由一层钢管构成，适用于较浅的海域，优点是结构简单、成本低廉，但抵御外部压力和耐久性较差。
双层管由内层钢管和外层混凝土管构成，适用于中等深度海域，具有较好的抵御外部压力和耐久性。
多层管则由多个层次构成，适用于深海区域，具有较强的耐压性和抗腐蚀能力。
三、海底管道的材料选择由于受深海环境的影响，海底管道的材料选择对管道的性能影响较大。
常用的材料有钢管、混凝土管、玻璃纤维管等。
钢管是目前最常用的材料，因其强度高、韧性好、重量轻、施工方便等优点，但其对海水的腐蚀性较强，需要进行防腐措施。
混凝土管具有较好的耐腐蚀性能，但其重量大、施工难度大、维护成本高等缺点。
玻璃纤维管轻便而且不容易腐烂，因此其在海洋环境中应用越来越广泛。
四、海底管道的水动力学海水在运动时会产生流场，对管道的稳定性和速度有很大影响。
设计优化海底管道时需要考虑流体力学和结构力学的影响。
流体力学是研究流体运动的学科，其原理包括牛顿第二定律和伯努利定理。
根据研究结果，优化管道的直径和材料，减少水动阻力和材料疲劳程度。
结构力学是研究物体变形和破坏的学科，其原理包括胡克定律和材料力学。
根据研究结果，优化管道的结构，减少疲劳程度和外部损伤。
五、海底管道的防腐蚀海洋水环境对管道腐蚀性较强，因此管道的防腐蚀工作非常重要。
防腐蚀技术主要包括涂层、阴极保护、防水化学和复合材料等。
涂层是目前最常用的防腐方法，优点是施工方便、成本低廉，但其使用寿命较短。
阴极保护是利用某些金属阳极形成一个附着在管道表面的保护膜来抵抗管道腐蚀的方法，优点是效果稳定、使用寿命长。
海底管道铺设工程施工方案
海底管道铺设工程施工方案一、前言海底管道铺设工程是一项具有高技术含量和大规模工程的工程项目。
海底管道铺设工程的施工方案是指在工程设计完成后，根据实际情况和技术要求，对海底管道的具体施工工艺、工序、施工设备、施工流程和施工方法等进行详细的规划和安排，以保证工程施工顺利进行，质量达标，安全可靠。
二、海底管道铺设工程概况海底管道铺设工程是指将管道从陆地或者海上的设备经济地铺设到海底，并通过现场连接、沉管敷设、液体敷设等方式完成，从而实现海上沉管和陆地设施的连接。
海底管道的主要用途包括输送天然气、石油、煤气等能源，以及输送海水、淡水、废水等。
海底管道铺设工程是一项具有高技术含量和大规模工程的工程项目，需要进行详细的工程规划和设计。
在海底管道铺设工程中，首先需要进行海底的实地勘察，了解海底的地质情况、水深情况、地形特点等情况；其次需要进行管道材料的选择和管道设计；再者需要进行海底管道的施工方案设计和施工计划的制定；最后需要进行海底管道的施工实施。
三、海底管道铺设工程施工方案设计3.1 海底管道材料的选择在海底管道铺设工程中，管道的材料选择对于工程的安全和持久性至关重要。
一般情况下，海底管道的材料可以选择高密度聚乙烯材料、玻璃钢材料、碳素钢材料等。
在材料的选择上需要考虑管道的工作环境、运输介质、使用寿命、成本等因素，尽量选择具有耐腐蚀、高强度、抗压力好的管道材料。
3.2 海底管道的设计海底管道的设计是海底管道铺设工程的关键环节。
在设计过程中，需要进行水深、地质情况、输送介质等情况的详细调查分析，确保海底管道设计符合实际情况，满足工程的使用要求。
3.3 海底管道的敷设方式海底管道的敷设方式包括液体敷设、沉管敷设、现场连接等。
在敷设方式的选择上需要考虑海底情况、管道长度、输送介质等因素。
一般情况下，液体敷设可以适用于浅水域，而沉管敷设适用于深水域。
3.4 海底管道的施工设备海底管道的施工设备是海底管道铺设工程的重要保障。
海底管道11
综上可得，共5个条件。 （满足5个条件的单跨梁复杂弯曲问题）
L v 'L
海底管道计算
联立求解，得
海底管道计算
LC ( EI 3 ) q
1
N0 L
特征长度
其他弯曲要素可求，比如 M EIv' ' 找到最大弯矩 M ，可进行最危险剖面的强度校核。 实际计算很复杂，要用数值计算方法迭代求解。 经大量系统地计算，形成图谱。
海底管道计算
T
LC
0.0539
T 1.0 qLC
求，跨越 3000mm 的障碍物时，管道内最大弯曲应力。 查表
I
m
m 0.33 C
ER 718N / mm2 LC
4
[ R 4 ( R t ) 4 ] 4.322 108 mm 4
特征应力
5、深水铺管问题
海底管道计算
三、解决方法
1、管道跨越隆起障碍物
海底管道计算
1） 计算模型 边界条件 左端： 右端： 复杂弯曲的单跨梁，用初参数法
海底管道计算
x 0,
x L,
v0 0
0 对称
M0 N (ch kx 1) 0 3 (sh kx kx) v v0 sin kx k EIk 2 EIk x qd [sh k ( x ) k ( x )] 0 EIk 3
海底管道计算
静力平衡方程： 导出，
R
R L T v2 M 1 M 2 2 L q( ) 2 2 0 2
12
qL M 2 M 1 T v2 0 L L 4 2 2
21
L L L M1( ) M2( ) q( )3 2 (u ) 2 (u ) 2 (u ) v2 0 2 2 1 2 0 2 L 6 EI 3EI 24 EI ( ) 2
中缅海底管道工程介绍PPT课件
设备名称
基座式起重机—300MT
液压履带式起重机—75T 水平张紧器（最大张紧能力：2×60T） A&R绞车—120MT 液压泊/锚绞盘 船舷升降吊架 CRC P-625全自动焊接设备 AUT检测设备 喷砂设备 HDPU发泡设备
数量
1台 1台 2台 1台 8套 6套 12套 2套 2套 2套
18
施工工序
10
马德岛侧登陆段
地形地貌
11
地形地貌
护岸—马德岛侧登陆段
天然气管线 照片
原油管线
12
地形地貌
卡班岛侧登陆段 东岸登陆点位于卡班岛的西岸，沿岸主要是红树林，红树林的 东面是相对比较平坦的稻田，土壤特质为淤泥质黏土，水深小 于2.5m，大型船只难以进入，需要预开挖。
13
地形地貌
地貌恢复—卡班岛侧登陆段
卡班岛
4
工程概况
管道设计标准规范
DNV OS F101 Submarine Pipeline systems，2010 DNV CN 30.5 Environmental Conditions and Environmental Loads，2000 DNV RP F103 Cathodic Protection of Submarine Pipelines by Galvanic Anodes DNV RP F106 Factory Applied Pipeline Coating for Corrosion Control ISO 15589-2 Cathodic Protection of Pipeline transportation Systems-Offshore Pipelines DNV RP F105 Free Spanning Pipelines，2006 DNV RP F107 Risk Assessment of Pipeline Protection DNV RP F110 Global Buckling of Submarine Pipelines ASCE Guidelines for the Design of Buried Steel Pipe (2005) API SPEC 5L Specification of Line Pipe，2007 API 1104 Welding of Pipelines and Related Facilities, 2010 APIRP 1111 Design, Construction, Operation, and Maintenance of Offshore Hydrocarbon Pipeline
海底管道工程讲座
2
、 路 由 勘 察 、 选 择 与 保 护
2.2、路由勘察
（1）工程地球物理探测 在路由预选的基础上,进行工程地球物理探测。工程地球 物理探测包括水深测量、侧扫声纳探测、地层剖面探测和 磁法探测。工程地球物理探测的目的是：查明海底地形地 貌、海底面状况、海底障碍物、海底浅地层特征和不良地 质现象等。水深测量、侧扫声纳探测、地层剖面探测和磁 法探测所得到的数据，应进行综合分析、解释。
3
、 海 底 管 道 强 度 分 析 与 设 计
3.2、允许应力法
允许应力法的基本准则是：σ≤ησf 式中：σ= 在荷载作用下产生管道产生的应力 η= 使用因子（0.5 – 0.96） σf= 钢管的屈服强度 以DnV1981规范为例，σ基本的公式如下： （1）环向应力公式： σ=(pi-pe)D/2t （2）相当应力公式：σ=(σx2 + σy2 –σxσy +3τxy2)1/2 （3）施工应力公式σ=((N/A +0.85M/W)2+σy2 –(N/A +0.85M/W) σy) 1/2 式中：pi= 内压 pe= 外压 D= 管道公称外径 t =管道公称壁厚 σx = 管道的轴向应力 σy =管道的环向应力 τxy =管道的剪切应力 N =轴力 A =钢管的截面积 M = 弯矩 W = 钢管的截面模量
这种管道与油气田开发无关，是用来把商业油气通 过海底油气管道输送到预定位置，大多用在油气的进出 口输送工程中。进出口油气输送管道的特点是：管道内 输送的流体，其流速、流量、压力等变化范围小，流量 大。
1.1、 海底管道的功能
1 、 海 底 管 道 介 绍
内部管道Biblioteka 油田内部管道通常用于输送油气田开发过程中产生的流体（油、 气、水或者它们的混合物）
海底管道工程讲座课件
海底管道工程的历史与发展
总结词
海底管道工程经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展历程，未来将向更长距离、更 大直径和更深水域发展。
资源利用
合理利用资源，减少浪费，采用可再 生和可回收材料，促进资源的可持续 利用。
社会参与
加强与当地社区和相关利益方的沟通 与合作，促进社会参与和共建，实现 管道工程的可持续发展。
06 海底管道工程案例分析
国内某海底管道工程案例
工程规模
全长100公里，直径40英寸， 投资额达5亿人民币。
施工难点
海底地形复杂，水深流急，需 要克服地震、台风等自然灾害 影响。
案例名称
中国南海某海底输油管道工程
建设背景
为满足南海地区石油开发和运 输需求，提高国家能源安全保 障能力。
解决方案
采用先进的地质勘测技术、深 海施工装备和环保材料，确保 工程质量和安全。
国际某海底管道工程案例
案例名称
中东某国海底输气管道工程
规划阶段
明确工程目标
在规划阶段，首先要明确海底 管道工程的目标，包括输送介
质、输送量、输送距离等。
现场勘察
对海底地形、地质、水深、流 速、潮汐等条件进行详细勘察 ，以便了解工程环境，评估施 工难度。
路由设计
根据勘察结果，设计合理的海 底管道路由，避开不良地质区 域和障碍物。
工程经济评估
对工程投资、施工周期、经济 效益等进行初步评估，确保工
海底管道工程设计与施工技术研究
海底管道工程设计与施工技术研究概述海底管道工程是一项复杂而又具有挑战性的工程，它涉及到海洋环境、材料选择、设计与施工技术等多个方面。
本文旨在对海底管道工程设计与施工技术进行深入研究，探讨其在实际应用中的问题及解决方案。
一、海洋环境对海底管道的影响1.1 海洋水动力学特性海洋水动力学特性是影响海底管道设计与施工的重要因素之一。
本章节将对水流速度、潮汐、波浪等因素进行详细分析，并探讨它们对管道稳定性和安全性的影响。
1.2 海底地质条件海底地质条件是决定管道敷设方式和材料选择的重要因素。
本章节将研究不同地质条件下的敷设方式，并分析其优缺点，为实际应用提供参考。
二、材料选择与设计优化2.1材料选择原则在海洋环境中，材料的选择直接关系到管道寿命和安全性。
本章节将对不同材料的特性进行详细比较，并提出材料选择的原则，以满足海底管道工程的需求。
首先，我们需要关注材料的耐腐蚀性，因为海洋环境中的腐蚀性较强，不耐腐蚀的材料会在短时间内导致管道损坏。
其次，材料的强度和韧性也是重要考量因素，需要确保在承受一定载荷的同时，具有良好的抗外力性能。
此外，考虑到海底环境的复杂性，材料的抗磨损和抗冲击性能也是不可或缺的。
最后，从经济性和环保角度出发，选择具有较低成本和较高性价比的材料。
2.2管道设计优化管道设计优化是提高海底管道工程效益和安全性的关键。
本章节将对不同设计方案进行比较和优化，以提高管道的承载能力和抗外力能力。
设计优化主要包括管道径向布局、壁厚调整、材料选择等方面。
通过计算机模拟和理论分析，我们可以对不同设计方案进行评估，比较其在承载能力、抗外力性能、成本等方面的优劣。
在此基础上，结合实际情况，选取最佳设计方案并进行优化，以实现管道设计的高效性和安全性。
三、施工技术与质量控制3.1敷设技术海底管道敷设技术是保证工程质量和安全性的重要环节。
本章节将对不同敷设技术进行比较，并探讨其适用范围、施工难点以及解决方案。
常见的敷设技术包括拖缆法、埋设法、漂浮法等。
海洋工程中的海底管道设计与施工
海洋工程中的海底管道设计与施工海洋工程是一门涉及海洋开发利用、海洋资源勘探和保护环境等领域的交叉学科。
而在海洋工程领域中，海底管道设计与施工是非常重要的环节之一。
海底管道可以用于输送海洋石油、天然气、淡水以及其他液体和气体资源。
本文将就海底管道设计与施工进行探讨。
首先，海底管道的设计是非常复杂的。
在设计过程中，需要综合考虑海洋环境、力学特性、材料特性等多个因素。
海洋环境因素包括海底地质、水流、海浪、潮汐等的影响，力学特性则关系到管道的稳定性及承载能力，材料特性则涉及到管道的选材和防腐等问题。
这些因素的综合考虑对于确保海底管道的安全运行非常重要。
其次，海底管道的施工也是具有挑战性的任务。
由于海底环境的特殊性，施工过程中需要采用特殊的设备和工艺。
例如，在河口、海滩等浅水区域，可以使用挖掘机、钢管桩等设备进行施工；而在深海区域，需要运用潜水器、水下机器人等设备进行施工。
施工过程中还要考虑到海洋生态环境的保护，避免对海洋生物造成危害。
此外，海底管道的维护保养也是非常重要的。
由于海洋环境的复杂性，海底管道容易受到海水侵蚀、海洋生物附着等问题的困扰，因此需要定期进行维护保养工作。
维护保养工作主要包括巡检、清洗、修复等，以确保管道的正常运行和使用寿命。
在海洋工程领域中，海底管道的设计与施工是一个涉及多个学科知识的综合性工作。
在设计过程中需要考虑海洋环境、力学特性、材料特性等因素，而施工过程则需要运用特殊设备和工艺，保护海洋生态环境的同时确保工程质量。
而在海底管道的维护保养中，需要定期进行巡检、清洗、修复等工作，以确保管道的正常运行。
通过对海洋工程中海底管道设计与施工的探讨，我们可以看到海底管道作为一项重要的海洋工程技术，在海洋资源的开发与利用中发挥着重要作用。
海洋工程人员不仅需要具备扎实的理论基础和专业知识，还需要具备工程实践经验和应对复杂环境的能力。
只有不断地进行研究和创新，海洋工程才能进一步发展，为人类提供更多的资源和服务。
海洋工程中海底管道施工与维护技术研究
海洋工程中海底管道施工与维护技术研究海洋工程是指在海洋中进行各种工程活动的学科领域，其中海底管道施工与维护技术是海洋工程中的一项重要研究内容。
海底管道是连接陆地与海洋的通道，用于输送油气、水源、电力等重要资源，对于国家的能源安全和经济发展起到了至关重要的作用。
本文将着重探讨海洋工程中海底管道施工与维护技术的研究进展和应用。
在海底管道施工方面，技术研究主要集中在以下几个方面：首先是管道敷设技术。
目前主要采用的是潜水敷设和自由敷设两种方式。
潜水敷设是通过潜水员在水下进行操作，将管道连接好后，利用船只将管道下沉到海床上，然后通过液化气体将管道埋设在海床上。
自由敷设则是将管道从船上往海底放下，然后由海水的浮力将其沉入海底。
此外，还有研究自动化敷设技术，利用机器人进行管道敷设，提高施工效率和管道质量。
其次是管道连接技术。
由于海洋环境的特殊性，管道连接需要具备耐高压、耐腐蚀和耐温变等特点。
目前主要采用的连接方法有焊接、机械连接和胶接。
其中，焊接是最常用的方法，可以保证连接的牢固性和密封性。
机械连接则利用特殊的接头将管道连接起来，具有重复使用的优势。
胶接是一种相对较新的连接方法，利用特殊的胶黏剂将管道连接，具有灵活性和抗震性。
第三是管道维护技术。
由于海洋环境的变化和管道的长期使用，管道的维护十分重要。
主要包括巡检、修复和防腐等方面。
巡检是通过ROV（遥控操作无人潜水器）等设备进行的，利用摄像头等装置对管道进行定期检查，及时发现并修复管道的破损。
修复技术主要包括局部修复和整体更换两种方式，局部修复是对管道的某一部分进行修复，而整体更换是将损坏的管道进行更换。
防腐方面主要采用喷涂防腐、涂覆防腐和阴极保护等技术，以延长管道的使用寿命。
海洋工程中海底管道施工和维护技术的研究不仅关乎国家能源安全和经济发展，对于保护海洋生态环境也有重要意义。
一方面，海底管道的敷设和维护需要克服海底地形复杂、水下能见度低等困难，通过技术手段减少不必要的破坏和浪费。
海洋立管课程概述
海洋立管的设计和 制造需要考虑到各 种复杂的环境因素 ，如水深、海流、 波浪、冰层等
海洋立管分类
按材料分类：碳钢、不锈钢、铜镍合金等 按功能分类：排放立管、泥浆立管、电缆立管等 按连接方式分类：法兰连接、焊接连接、承插连接等 按用途分类：深海立管、浅海立管等
海洋立管材料
钢管：强度高，耐腐蚀，但重量较 大
维护保养
定期检查：确 保立管系统的
正常运行
清洁保养：保 持立管的清洁
和防腐蚀
维修更换：及 时修复损坏的
立管部件
培训与资质： 确保维护人员 具备专业知识
和技能
常见问题及解决方案
安装过程中出现 的问题：立管安 装不牢固、连接 处漏水等
维护过程中出现 的问题：立管腐 蚀、管道堵塞等
解决方案：加强安 装前的检查工作， 选择合适的防腐材 料，定期进行管道 清洗等
设计流程
确定设计参数： 根据海洋环境、 管道性能要求等 确定设计参数， 如管道直径、壁 厚、材料等。
建立数学模型： 根据设计参数建 立数学模型，进 行力学分析、流 体力学分析等。
优化设计：根据 分析结果，对设 计进行优化，提 高管道性能、降 低成本等。
审核与验证：对 设计进行审核与 验证，确保设计 符合规范要求， 并进行必要的修 改和完善。
钛管：强度高，耐腐蚀，重量轻， 但价格昂贵
添加标题
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添加标题
玻璃钢管：轻便，耐腐蚀，但强度 较低
塑料管：轻便，价格低廉，但耐腐 蚀性较差
海洋立管应用场景
海洋石油和天然气开 采
海洋观测和探测
海洋工程设施
海洋科学研究
海洋立管设计原理
第三章
设计原则
海洋立管课程概述课件 PPT
➢ 这两个立管得规范从原理上就是 不仅相同,
➢ 美国石油协会得RP 2RD 就是基 于许用应力方法,
➢ 而挪威船级社得OS F201 就是 基于可靠性分析得荷载抗力系数 法(LRFD)。
➢ 一般说来, API 得立管规范要 比挪威船级社得立管规范相对 保守一些。
➢ 由于美国石油协会得规范出台 比较早, 因而应用得也比较广 泛。
安装设备概述
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管得工程设计 五、立管得海上安装 六、涡激振动
什么就是涡激振动(VIV)？
立管涡激振动就是导致立管疲劳破坏得 主要原因
➢ 不同雷诺数条 件下得涡放图
➢ 非洲西北部佛得角群岛附近天空出现得冯·卡门涡街。 ➢ 这种云漩涡在风穿过佛得角群岛时形成。
成本
抗侵蚀能力
重力要求
焊接性能
3、强度分析
所有依据极限状态用公式表达得相关失效公式 都应在管道与立管设计中考虑。极限状态得分 类如下: 工作极限状态(SLS) 最大极限状态(ULS) 疲劳极限状态(FLS) 意外极限状态(ALS)
➢ 工作极限状态(SLS):如果超越就会导致管道 不能正常运行得状态。
Flex 3D : MCS International (Ireland) Orcaflex : Orcina Ltd、 (UK)
SHEAR7 : MIT (USA)
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管得工程设计 五、立管得海上安装 六、涡激振动
4、1设计得目标
最常用得海上安装方法包括: J 型铺设 S 型铺设 卷筒铺设 拖曳
J 型铺设
➢ 焊接在浮式装置上进行,但由于在 一个场所进行,速度慢。
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13 内压与设计内压：管道内部的压力为内压。设 计内压为正常流动或静力条件下，管道内任一点 最大内压力与最小外压力之差。 14 外压与设计外压：管道外部的压力为外压。设 计外压是指管道任一点最大外压力与最小内压力 之差。 15 试验压力 施工完成后或适当运行后，施加于 管道、容器和各种部件上的规定的压力。 16 强度试验压力 为进行强度检验施加的数值大 于试验压力、而且持续时间短的压力。
9
1.1.1海底管道的优点:
可以连续输送，几乎不受环境条件的 影响，不会因海上储油设施容量限制 或穿梭油轮的接运不及时而迫使油田 减产或停产。故输油效率高，运油能 力大。 另外海底管道铺设工期短，投产快， 管理方便和操作费用低。
10
1.1.2海底管道的缺点：
管道处于海底，多数又需要埋设于海 底土中一定深度，检查和维修困难， 某些处于潮差或波浪破碎带的管段 （尤其是立管），受风浪、潮流、冰 凌等影响较大，有时可能被海中漂浮 物和船舶撞击或抛锚遭受破坏。
30
S-Lay
S形铺设方法，适用于浅近海(10-450米) 。 管道在下海过程中呈S形变形曲线。
31
J-Lay
J形铺设方法，适用与深海(≤1500米)管道铺设。 它需要J式托管架，托管架上必须有张紧器。
32
Reel installation
卷盘式铺设方法，适用柔性好的小直径管道。
33
Towed method
22
中国海洋大学 海工系张兆德
9 管道安装期（施工状态）：全部安装完 成前的各种状态，如运输、吊装、拖曳、 铺设、埋置及检修测试等。 10 管道运行期（在位状态）：管道安装完 成后的状态，包括运行和维护状态。 11 约束管道 受固定支座或管道与土壤摩 擦力的约束，而在轴向不能膨胀或收缩的 管道。 12 非约束管道 没有相应轴向约束的管道。
2004级船舶与 海洋工程专业
海底管道工程
中国海洋大学工程学院 海洋工程系
张兆德
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海底管道工程
课程概况
本课程为船舶与海洋工程专业学生的必修 课程。主要任务是使同学们了解海底管线 的环境影响因素与管线的设计原理。其目 标是使学生们具有从事海洋工程设计、施 工和管理等工作的专业知识，并为深入学 习和研究打下良好基础。 学时34,学分2 考试形式：笔试，闭卷
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中国近海油 气田分布图
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胜利埕岛油田开发
胜利埕岛油田位于渤 海湾南部的浅海和极浅海 海域，与埕岛西合作开发 块紧邻。
我国第一个年生产原 油200多万吨海上油田。
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胜利埕岛油田开发
胜利工程设计公 司从1986年开始 进行埕岛油田开 发工程的规划、 设计、研究。
平台：88座 海管：160公里 海缆：165公里
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中国海洋大学 海工系张兆德
海底管道工程
本课程主要内容
1.概论 2.海洋管道工艺设计与计算 3.海洋管道的环境载荷及稳定性设计 4.海洋管道结构设计与计算 5.海洋管道的立管设计 6.海洋管道的安装与施工 7.海洋管道的防腐 8.海洋管道的现场施工与安装工艺 9.海底管道的设计要求和技术规范 10.海底管道的缺陷检测与维修 11.海底管道的工况调节 12.海底管线的维护保养
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ENGINES
The CSO Deep Blue has a total installed normal power of 33.6MW at 6.6kV (45,000hp) and 1MW at 440V emergency power. It has a transit thrust power of 14MW (three thrusters in use) or 25.6MW (eight thrusters in use) . The vessel is equipped with eight thrusters.
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第1章 概论
1.3 海底管道工程术语
1 海底管道(submarine pipeline )：最大潮 汐期间，全部或部分位于水面以下的管道。 2 立管（riser）：连接海底管道与平台生产设备 之间的管段（包括底部的膨胀弯管）。 3 管道附件(accessories)：与管道或立管组装 成一个整体系统和零部件，如弯头、法兰、三通、 阀门和固定卡等。 4 海底管道系统：用于输送油气的管道系统工程 设施的所有组成部分，包括海底管道、立管、水 面上的栈桥管道、支撑构件、管道附件、防腐系 统、加重层及稳定系统、泄漏监测系统、报警系 统、应急关闭系统等。
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中国海洋大学 海工系张兆德
第1章 概论
1.1海底管道工程的发展（续）
我国海洋石油经过近20多年的开发，据统计到目 前为止，已经建成的海底管道超过2000km。其中 渤海8个油（气）田建成的海底管道累计超过 200km。南海13个油（气）田铺设的海底管道累 计超过1000km，其中从海南岛近海某气田至香港 的一条直径711mm的海底输气管道长达800km左 右，是我国目前最长的一条海底管道。另外，东 海某气田到上海附近铺设的一条输油、一条输气 海底管道共751km，也于1999年投入运行。
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A1托管架
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A2张紧器
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B最大的深水铺管船-DEEP BLUE
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Deep Blue - Pipelay Vessel
The CSO Deep Blue is the world's largest purpose-built ultra deepwater pipelay and subsea construction vessel. It can work in water depths ranging from 75m to 2,500m. It has a free deck area of approximately 7,400ft² .
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1.2.1海底管道 的结构示意图
从结构上看可划分为 单层管道 双重保温管道 三重保温管道
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1.2.2 海底管道的分类
A 海底管道按输送介质可划分为
海底输油管道 海底输气管道 海底油气混输管道 海底输水管道等
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1.2.2 海底管道的分类(续)
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FPSO
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图1：我国南海某油田群的油气集输管道
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图2 我国南海某气田长距离外输管道
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1.2.3 确定海底管道线路的原则
1.要满足生产工艺和总体规划的要求； 2.使线路和起点至终点的距离最短最合理； 3.线路力求平直，尽量避免深沟、礁石区、活动 断层、软弱滑动土层和严重冲刷或淤积。 4.尽量避开繁忙航道、水产捕捞和船舶抛锚区。 5.长输管道与海底障碍物的水平距离不小于 500m,距其它管道或电缆不小于30m，交叉时垂 直距离不小于30cm。 6.管道的登陆点极为重要，它与岸坡地质地貌、 风浪袭击方位、陆地占地面积和施工条件等因素 有关。
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1.5海底管道施工
铺管船上的专业设备包括： 1.管道张紧器 2.浮托输送架 3.高效焊接作业线 4.吊机 考虑到海上安装的要求，有时也强调起吊 能力，以便于提高铺管任务之外的海上安 装能力。
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1.5.1铺管船设备
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1.5.2海洋铺管方法
S-Lay S形铺设方法 J-Lay J形铺设方法 Reel installation 卷盘式铺设方 法 Towed method 牵引铺设法
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1.4.1 海底管线的设计步骤
1调查现场水下地貌； 2确定海域的波浪气候； 3按照相应的波浪理论，估算海底流速； 4取得有关潮流数据； 5取得回填的沉积物资料； 6确定有没有因波浪和潮流而产生的沉积物迁移 现象； 7考虑在暴风雨作用下，管线周围土壤是否液化； 8确定管线埋深，选定回填材料及回填高度； 9石块压覆或锚固管线，可以减少管线的埋深。
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1.4.2 海底管线的环境设计准则
1、波高 2、波浪周期 3、波谱 4、海底水平流速 5、地基的稳定性 6、管线埋深，应考虑： 1）由锚和船可能造成的破坏； 2）在暴风条件下因土壤液化而确定不稳定埋深； 3）海底潮流引起的土壤冲蚀； 4）由管线和潮流的相互作用而引起的局部冲刷。
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第1章 概论
1.2 海底管道的工程规划
根据海上油田开发方案中所拟定的生产系 统,即井的布置、平台、海底井口、陆上设 施的位置，以及被输送介质的种类（油、 气、水）、特性和是输送量，再根据海区 的工程地质、水文气象、登陆点的位置等， 初步选择所要铺设的海底管道的类型、轴 线位置以及各类管道的长度、管径、结构 形式、施工方法和工程进度计划，估算每 年的投资额和作业费以及整个工程造价。
牵引铺设法，适合滩岸边的管线铺设。管 线可以在岸上或船上预制，然后利用岸上 的绞车拖入海中。需要在岸上建立绞车平 台，使用牵引力较大的连续线性绞车。另 外，对漂浮力必须要进行控制，牵引力需 要计算准确。
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浮拖法
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底拖法
底拖法
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离底拖法
离底拖法
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S形铺管船
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J形铺管船
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1.5.3铺管船介绍--A蓝疆号
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海底管道工程
第1章 概论
管道运输是世界上第四种运输方式。 海底输油气管道是海上油气田开发生产系 统的主要组成部分。它是连续地输送大量 油气最快捷、最安全和经济可靠的运输方 式。近几十年来，海底输油气管道实际上 已经成为广泛应用于海洋石油工业的一种 有效运输手段。