海洋立管课程概述课件
合集下载
海洋管道的立管设计
5.2 立管的设计与受力分析-结构分析
利用有限元进行结构整体分析 交变载荷下涡激振动分析 疲劳分析
5.2 立管的设计与受力分析-疲劳分析
疲劳分析的目的是确保结构有足够的安全性，防止结构在计划 寿命期内疲劳损坏。 当结构的实际板厚超过参考板厚 tref 22mm时修正的S-N曲线：
log N
➢ 软管：一般由橡胶管， 压固层， 铠装层 ， 尼龙外 套组成
➢ 快速联轴节：挠性立管与浮式结构上相连的部件 ➢ 水中支撑拱架和浮筒 ➢ 立管底盘：是立管在海底的重力基座，承受立管传
来的载荷并保持在海底的稳定性。
柔性立管内部结构
柔性立管内部结构
柔性立管的铠装层
挠曲形状
自由悬链线 双悬链
挠性立管
第五章 海洋管道的立管设计
5.1 立管的型式与组成 5.2 立管的设计与受力分析 5.3 立管的安装
5.1 立管的型式与组成
立管的型式
上下平台立管型式
上下平台的立管型式
人工岛的立管型式
登陆立管的型式
登陆立管的型式
登陆立管的型式
深水立管系统
挠性立管
挠性立管: 挠性立管系统又叫动力管系统， 有四 部组成
二、海上钢平台的立管安装
1。平台装有预装构件 （J 形安装） 两种方法： 直接牵引安装立管 铺管船辅助安装立管
5.3 立管的安装
➢直接牵引安装立管：正 向牵引和反向牵引； 用J形管安装立管可一次 成型， 不需再将立管与海 底管道连接，即使管道需 接长， 也可以在水面以上 焊接， 焊接质量易于保证。 但用J形管安装立管时， 要求J形管弯头部分弯曲 半径较大， 所以只适用于 较深水域和较小的管径
5.3 立管的安装
2。平台没有预装构件: 采用L形立管安装构件
课程设计实例-海底管道立管.
前言经济的高速发展必然带来能源的大量消耗，寻求廉价而供应充足的能源已经成为各国经济发展的重大问题。
科学技术的发展的现状表明：太阳能、地热能利用和开发还处于初级阶段，在能源消耗总额中占的比重也很少；核能正在发展，所占的比重正在逐渐提高，但也受到技术水平、铀矿资源的限制；在核聚变能量被工业大量实际应用以前，石油天然气等燃料仍然是社会使用的主要资源；而石油由于比较容易开采、运输和利用，就必然成为现代国民经济的重要支柱。
世界上大量的政治、军事、经济的运动都是围绕石油问题进行的。
勘探表明，在大陆架的39%地区含有油气构造，其储量占全世界石油的30%~40%。
而美国的墨西哥湾、欧洲的北海、西亚的波斯湾、北非海域以及南中国海域、渤海海域都已成世界各国开发海洋石油资源的重要场所。
目前在各大洲大陆架的不同工作水域有各种类型的近海工程结构物，主要应用于海底油气资源的勘探和开发。
海洋立管是浮式海洋平台与海底井口间的主要连接。
作为海面与海底的一种连接通道，它也可用于固定式平台及勘探船。
下端通过万向节与海底井口连接，其上端与平台或船舶底部的滑移节配合，这样，平台或船舶在波浪作用下发生任何可能的运动时，立管有足够的运动自由度随之运动，并在平台或船舶发生垂直震荡是改变其长度。
立管本质上有两种，即刚性立管和柔性立管。
海洋立管具有多种可能的结构，如顶张力立管（TTP）、自由悬挂的钢悬链线立管（SCR），惰性S立管，陡峭型S立管，惰性波浪立管、陡峭型波浪立管等。
立管的设计应该满足实际的海洋环境载荷，小直径的立管通常被固定在隔水套管中，海洋环境在核对其影响较小。
较大直径立管科直接由平台支持置于海洋环境载荷中，此时，立管将同时承受内流体流动的作用和管外海洋环境载荷作用。
立管所承受的海洋环境载荷主要有风、浪、流、冰和地震载荷等，其中波浪和海流是最重要的海洋荷载。
并且受水流作用的工程结构都有可能发生涡激振动。
目前海中立管的动力设计计算并不考虑内流体的流动作用，这样设计是不合理的，也是不安全的。
海洋隔水管基本介绍(ppt 67页)
深 度
-4
（
千 -6
米
） -8
- 10
大
深
海
陆 架大
陆
斜
坡
大洋盆地
马
利
亚
纳
海
沟
12 海洋隔水管
SPE38544
12 海洋隔水管
12 海洋隔水管
12 海洋隔水管
12 海洋隔水管
海洋生产设备
12 海洋隔水管
海洋平均深度： 3759m 马里亚纳海沟：11034m 中国东海最深： 2719m
1999年3月中国已在东太平洋拥 有7.5万km2矿区商业开采权。 水深：4800-5300m 平均流速：0.4-0.6m/s，最大流 速：1.7m/s 海底水温：1.5℃
12 海洋隔水管
3 深水隔水管
深水隔水管主要研究内容
3 起下钻过程中隔水管的安全分析 在隔水管出现弯曲时，起下钻或下套管过程中，内部工
具及管柱给隔水管施加影响，使隔水管变形增加，引起失效。 如果下套管及钻柱受阻，内部管柱弯曲失稳，将对隔水管及 海底井口施加侧向力，使隔水管变形过量，并挤压防喷器组， 还会造成钻柱或套管被挤毁事故。
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
导管架平台吊装
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
混凝土平台
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
自升式平台
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
自升式平台钻导管架平台井
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
张力腿平台(TLP)
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
半潜式平台
12 海洋隔水管
4 隔水管安全性综合分析 针对隔水管端部转角、弯曲应力、动态惯性力、与内部
海洋管道的施工-讲义
商业应用始于1970s 当 Santa Fe Corporation 建立了第 一艘卷筒船（reel vessel) 。
3、管道的铺设-Reel Lay
根据卷筒 铺管船的设计和 水深 ，卷管可以 用 S-lay or J-lay 方法 来 安装 .卷筒铺管船可以有垂直或者 水平 的 卷筒 。
水平的卷筒铺管船在浅水到中等水深使用托管架和S-lay铺设管 道.
3、管道的铺设 -顶管法
4、管道的试压和试运转
管道的试压包括：
在加工制作现场对组装的管段进行试压，检验焊口 的质量；
在管道铺设后，管沟回填前的全管道试压。
试验压力一般为管道最大工作压力的1.25~1.5 倍。 海底管道的试运转:按使用要求和设计标准逐项测 试， 以便制定管道工艺操作规程。
1、对防腐层的基本要求
• S-lay • J-lay • Reel lay
3、管道的铺设-S-lay
S-lay的发展经历了四个阶段： 第一代 S-lay 铺管船主要是平底驳船，应用于浅水和内
陆水域 第二代 S-lay 铺管船主要是平底驳船，但具有4-14个的
锚链来定位。 第三代 S-lay 铺管船是半潜式的，应用锚链定位。 第四代 S-lay 铺管船是半潜式的，应用动力定位。
2、保温层、加重层
保温层 • 对于双层管结构的海底管道，内外间设置保温层， 泡沫塑料是较好的隔热保温材料。 • 有喷涂和浇注两种施工方法。
加重层 • 为满足设计负浮力的配置和防止施工工程中对绝缘防 护层的损伤，常在防腐绝缘层外包加重层。 • 加重层一般是含钢筋的混凝土或水泥砂浆。 • 制作方法：人工涂抹；立模浇筑；表面喷漆；离心旋 制；预制安装。 • 海底管道加重层的质量控制，主要指混凝土的强度、 密实度、吸水率和加重层的尺寸等。
3、管道的铺设-Reel Lay
根据卷筒 铺管船的设计和 水深 ，卷管可以 用 S-lay or J-lay 方法 来 安装 .卷筒铺管船可以有垂直或者 水平 的 卷筒 。
水平的卷筒铺管船在浅水到中等水深使用托管架和S-lay铺设管 道.
3、管道的铺设 -顶管法
4、管道的试压和试运转
管道的试压包括：
在加工制作现场对组装的管段进行试压，检验焊口 的质量；
在管道铺设后，管沟回填前的全管道试压。
试验压力一般为管道最大工作压力的1.25~1.5 倍。 海底管道的试运转:按使用要求和设计标准逐项测 试， 以便制定管道工艺操作规程。
1、对防腐层的基本要求
• S-lay • J-lay • Reel lay
3、管道的铺设-S-lay
S-lay的发展经历了四个阶段： 第一代 S-lay 铺管船主要是平底驳船，应用于浅水和内
陆水域 第二代 S-lay 铺管船主要是平底驳船，但具有4-14个的
锚链来定位。 第三代 S-lay 铺管船是半潜式的，应用锚链定位。 第四代 S-lay 铺管船是半潜式的，应用动力定位。
2、保温层、加重层
保温层 • 对于双层管结构的海底管道，内外间设置保温层， 泡沫塑料是较好的隔热保温材料。 • 有喷涂和浇注两种施工方法。
加重层 • 为满足设计负浮力的配置和防止施工工程中对绝缘防 护层的损伤，常在防腐绝缘层外包加重层。 • 加重层一般是含钢筋的混凝土或水泥砂浆。 • 制作方法：人工涂抹；立模浇筑；表面喷漆；离心旋 制；预制安装。 • 海底管道加重层的质量控制，主要指混凝土的强度、 密实度、吸水率和加重层的尺寸等。
海洋立管概述PPT课件
.
35
➢ 这两个立管的规范从原理上是不 仅相同,
➢ 美国石油协会的RP 2RD 是基于 许用应力方法,
➢ 而挪威船级社的OS F201 是基 于可靠性分析的荷载抗力系数法 (LRFD)。
.
36
➢ 一般说来, API 的立管规范要 比挪威船级社的立管规范相对 保守一些。
➢ 由于美国石油协会的规范出台 比较早, 因而应用的也比较广 泛。
.
13
➢ 这一点从比较海洋立管在浅水与深水中的概念上 的不同就可以看出来。
➢ 浅水的立管都是钢管固定在 平台的桩腿上的,
➢ 而深水中的立管却有着各式 各样的变化, 以适用于不同 的开发需要。
.
14
所以，深水海洋立管是深水工程技术 的核心，
还因为：
➢ 深水的挑战需要新颖的海洋立管概念；
➢ 浅水立管技术完全不适应于深水；
➢ 早期立管的主要结构是钢铁生产管 线的简单延伸，通常在导管架腿柱 上夹紧。
➢ 早期的立管设计以使用不同安全系 数的独立的管道标准为基础。
.
33
➢ 深水开发需要新方案和新技术 来处理在浅水开发中遇不到的 挑战。为了解决深水立管技术 也需要一个新型的工业立管设 计标准。
➢ 第一个立管设计标准是美国石 油协会RP 2RD，然后是挪威船 级社OS F201。
.
30
➢ 下图是西非的AKPO 深海油田立体图, 其平台为浮式生产储油轮的形 式。该油田全部采用了钢悬链立管(SCR)组合作为海洋立管系统。
.
31
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动
.
32
➢ 尽管立管已经存在很多年了，但它 只是在近些年来随着深水技术的发 展而产生了巨大的进步。
海洋立管课程概述
具。
安装过程
定位与锚定
根据技术要求，对立管进 行精确定位和锚定，确保
其稳定性和安全性。
连接与固定
将立管分段连接，并进 行必要的固定，确保立 管的稳定性和可靠性。
防腐处理
对立管进行防腐处理， 延长其使用寿命。
检测与调试
安装完成后，对立管进 行检测和调试，确保其
性能符合设计要求。
维护与保养
日常检查
定期对立管进行检查，发现异 常及时处理。
监督，确保项目的安全和可靠性。同时，应建立完善的事故应对机制，
及时处理和解决问题。
05 未来海洋立管发展趋势
高强度材料的应用
高强度材料如碳纤维增强塑料（CFRP）和玻璃纤维增强塑料 （GFRP）等，具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，能够有效减轻 立管重量，提高其承载能力和使用寿命。
高强度材料的研发和应用将进一步推动海洋立管技术的进步 ，降低建设和维护成本，为深海油气资源的开发提供更可靠 的支撑。
海洋立管制造工艺
焊接工艺
01
焊接是制造海洋立管的关键工艺之一，要求焊接质量高、强度
高、气密性好。
热处理工艺
02
热处理工艺可以提高海洋立管的机械性能和耐腐蚀性能。
无损检测
03
无损检测是确保海洋立管质量的重要手段，可以通过超声波检
测、射线检测等方法检测立管内部和表面的缺陷。
海洋立管标准与规范
1 2
API标准
海洋立管课程概述
目录
• 海洋立管简介 • 海洋立管基础知识 • 海洋立管安装与维护 • 海洋立管案例分析 • 未来海洋立管发展趋势 • 结论与建议
01 海洋立管简介
定义与功能
定义
海洋立管是用于连接海底井口和 海面设施的管道系统，通常由钢 制材料制成，用于输送石油、天 然气等流体。
安装过程
定位与锚定
根据技术要求，对立管进 行精确定位和锚定，确保
其稳定性和安全性。
连接与固定
将立管分段连接，并进 行必要的固定，确保立 管的稳定性和可靠性。
防腐处理
对立管进行防腐处理， 延长其使用寿命。
检测与调试
安装完成后，对立管进 行检测和调试，确保其
性能符合设计要求。
维护与保养
日常检查
定期对立管进行检查，发现异 常及时处理。
监督，确保项目的安全和可靠性。同时，应建立完善的事故应对机制，
及时处理和解决问题。
05 未来海洋立管发展趋势
高强度材料的应用
高强度材料如碳纤维增强塑料（CFRP）和玻璃纤维增强塑料 （GFRP）等，具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，能够有效减轻 立管重量，提高其承载能力和使用寿命。
高强度材料的研发和应用将进一步推动海洋立管技术的进步 ，降低建设和维护成本，为深海油气资源的开发提供更可靠 的支撑。
海洋立管制造工艺
焊接工艺
01
焊接是制造海洋立管的关键工艺之一，要求焊接质量高、强度
高、气密性好。
热处理工艺
02
热处理工艺可以提高海洋立管的机械性能和耐腐蚀性能。
无损检测
03
无损检测是确保海洋立管质量的重要手段，可以通过超声波检
测、射线检测等方法检测立管内部和表面的缺陷。
海洋立管标准与规范
1 2
API标准
海洋立管课程概述
目录
• 海洋立管简介 • 海洋立管基础知识 • 海洋立管安装与维护 • 海洋立管案例分析 • 未来海洋立管发展趋势 • 结论与建议
01 海洋立管简介
定义与功能
定义
海洋立管是用于连接海底井口和 海面设施的管道系统，通常由钢 制材料制成，用于输送石油、天 然气等流体。
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。
海洋立管概述
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动
立管的分析可以分为静力和动力分析。 静力分析：使用ABAQUS 等软件进行的管道模型静 力分析利用大位移效应、材料非线性、边界非线性来 处理非线性问题，如连接、滑动和摩擦（管道/海床相 互作用）。
2、材料选择 立管最常用的材料是从碳钢（如美国石油协会 －5L 规格，等级X52-X70 和更高）到特种钢 （也就是合金钢，如13%铬）的钢材。下列因 素决定了材料的选择： 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的相关失效公式 都应在管道和立管设计中考虑。极限状态的分 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）
深海工程中的立管系统研究
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动
什么是深海？
适合于不同水深的平台形式
适合于深水的平台
FPSO
什么是立管？ 深海立管与浅水立管的区别？
作为深海油气田开发系统结构的重要组成部分， 海洋立管以其全新的形式、动态的特性、以及高 技术含量变得格外引人注目。
2、初步设计 该阶段的主要任务是进行材料选 择和确定壁厚；确定生产管线和 立管的尺寸；执行设计标准检查； 准备MTO 和授权应用。基本方案 需要在这个阶段定稿，也称作 “定义阶段”。
3、详细设计 该阶段的所有设计工作需要 足够详细以进行采购和制造。 而且，工程过程、说明书、 准备MTO、测试、勘测和 制图需要全面开展。这个阶 段也称作工程“执行阶段”。
海洋工程结构
17
Bundled risers
Encompasses several different riser architectures Inspired by architecture of lower pressure drilling
risers. Comprise a core pipe with a number of satellite
7
法国IFP和Framatome企业CLIP隔水管 从20世纪80年代起,法国石油研究院(IFP)和Framatome企业就在开发CLIP隔水管, 如图3~4。开发CLIP隔水管旳主要目旳是为了提供迅速和安全连接旳隔水管接头, 来满足大直径、超深水钻井所需旳高压力压井和节流管线旳连接需要。目前,已经
production resers around it , to which it was attached by guides. The central core pipe also served as the export riser. Each satellite riser had its own tensioner
➢ Riser joint is equipped with syntactic foam buoyancy modules to reduce the weight in water.
12
Low-pressure Drilling Riser
peripheral lines:
➢ 1)kill and choke lines, used to communicate with the well and circulate fluid in the event of a gas kick for which the seafloor blowout preventer(BOP) has to be closed;
Bundled risers
Encompasses several different riser architectures Inspired by architecture of lower pressure drilling
risers. Comprise a core pipe with a number of satellite
7
法国IFP和Framatome企业CLIP隔水管 从20世纪80年代起,法国石油研究院(IFP)和Framatome企业就在开发CLIP隔水管, 如图3~4。开发CLIP隔水管旳主要目旳是为了提供迅速和安全连接旳隔水管接头, 来满足大直径、超深水钻井所需旳高压力压井和节流管线旳连接需要。目前,已经
production resers around it , to which it was attached by guides. The central core pipe also served as the export riser. Each satellite riser had its own tensioner
➢ Riser joint is equipped with syntactic foam buoyancy modules to reduce the weight in water.
12
Low-pressure Drilling Riser
peripheral lines:
➢ 1)kill and choke lines, used to communicate with the well and circulate fluid in the event of a gas kick for which the seafloor blowout preventer(BOP) has to be closed;
海底管道及立管系统
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。
美国石油协会 RP 2RD (1998): “Design of Risers for Floating Production Systems and Tension Leg Platforms”, First Edition
挪威船级社 OS F201 (2001): “Dynamic Risers”
下图是美国墨西哥湾的一个深海油田布置图, 该油田采用了顶部预张力立管(TTR)和 钢悬链立管(SCR)作为海洋立管。
图 9: 墨西哥湾 BN 油田开发布置图 下图是西非的一个深海油田布置图, 其平台采用了立拄式和浮式生产储油轮相结合的 形式。该油田采用了顶部预张力立管(TTR),钢悬链立管(SCR)和塔式立管的组合作为海 洋立管系统。
图 5: 顶部预张力立管
图 6: 钢悬链立管 图 7:柔性立管
图 8: 塔式立管
和浅水油气开发相比, 海洋立管作为连接水上浮式及水下生产系统的唯一关键结构, 其在深水中的应用更加具有独特的挑战性, 要求更强烈的创新。这一点从比较海洋立 管在浅水与深水中的概念上的不同就可以看出来。浅水的立管都是钢管固定在平台的 桩腿上的, 而深水中的立管却有着各式各样的变化, 以适用于不同的开发需要,
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。
美国石油协会 RP 2RD (1998): “Design of Risers for Floating Production Systems and Tension Leg Platforms”, First Edition
挪威船级社 OS F201 (2001): “Dynamic Risers”
下图是美国墨西哥湾的一个深海油田布置图, 该油田采用了顶部预张力立管(TTR)和 钢悬链立管(SCR)作为海洋立管。
图 9: 墨西哥湾 BN 油田开发布置图 下图是西非的一个深海油田布置图, 其平台采用了立拄式和浮式生产储油轮相结合的 形式。该油田采用了顶部预张力立管(TTR),钢悬链立管(SCR)和塔式立管的组合作为海 洋立管系统。
图 5: 顶部预张力立管
图 6: 钢悬链立管 图 7:柔性立管
图 8: 塔式立管
和浅水油气开发相比, 海洋立管作为连接水上浮式及水下生产系统的唯一关键结构, 其在深水中的应用更加具有独特的挑战性, 要求更强烈的创新。这一点从比较海洋立 管在浅水与深水中的概念上的不同就可以看出来。浅水的立管都是钢管固定在平台的 桩腿上的, 而深水中的立管却有着各式各样的变化, 以适用于不同的开发需要,
海底管道工程讲座课件
海底管道工程是在海洋环境中进行的，面临着复杂的海洋环境和地质条件，如海流、潮汐、波浪、海底地形和地 质构造等。这使得海底管道工程具有高风险、高投入和高技术难度等特点。在施工过程中，需要解决诸多难题， 如管道设计、材料选择、防腐处理、管道铺设和回填等。
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
添加标题
添加标题
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
Chapter 5 海洋管道的安装与施工
卷筒铺设
卷筒式铺管在陆地将管道接长，卷 在专用滚筒上，然后送到海上进行铺 设。
卷筒式铺管效率高、费用低、可连 续铺设、作业风险小
卷筒法所用滚筒有水平放置和竖直 放置两种，为减小管道卷绕后的塑性 变形滚筒直径一般比较大。
受到铺管船尺寸和滚筒直径 的限制，卷筒式铺管法中的管 道直径较小。
卷筒铺设
5.2.2 铺管船法铺设管道及立管
铺管船铺设法
最常用的海上安装方法之一，包括： S型铺设 J型铺设 卷筒式铺设
5.2.2 铺管船法铺设管道及立管
铺管船铺设法
铺设海底管道的最常用的方法是铺管船法。 目前有3种不同类型的铺管船，包括传统的箱型铺管船、 船型铺管船以及半潜式铺管船，按定位形式又可分为锚 泊定位和动力定位两种形式铺管船。 最常用的四种类型的铺管船：常规铺管船、半潜式铺 管船、动力定位式铺管船和卷筒式铺管船。
1）整体立管安装：只能在浅水区域运用目前很少采用 2）分体立管安装：广泛运用于各种水深 A 悬挂立管
立管预制 起吊、翻身 悬挂 B 膨胀弯连接
水下测量 膨胀弯预制 起吊、下水 法兰组对、加力
主要设备：浮吊船、驳船、三用拖轮、膨胀弯角度测 量仪、空气潜水设备（浅水）、饱和潜水设备（深水）
浅海立管的安装-立管预制
2.平台没有预装构件
吊装过程分析： （1）强度分析： （2）吊点布置：
5.1.3浅海登陆上岛立管的安装
1.浅海登陆上岛立管的安装 对大多数非岩基的平缓岸滩，多采用挖沟埋放办法用绞车牵 引管道，使其海底拖入管沟。
当岸滩为基岩或砾石时，可采用爆破法施工，之后用底拖法 将牵引管段牵引入沟，牵引定位，然后用压块、锚杆或用护 管堤等措施稳定立管。
浅海立管的安装悬挂立管
10第五章海洋管道的立管设计01
外立管
应做防环境荷载设计
内立管
可避开外环境荷载的作用 和影响
中国海洋大学 中国海洋大学 海工系张兆德
4
立管形式
重力式平台内 立管
将海洋管道拖拉进海 上平台预留的腿柱内
上岛立管
在离岛一定距离设置 立管的防护架,立管 通过防护架上岛
5
5.1.1B 登陆立管的形式
锚杆锚固的登陆立管
对于海床稳定,坡度平缓的 岸滩,登陆管段可直接顺岸 坡铺设.由于管段受波,流 的作用,为使管段稳定,可 以埋设或用锚碇或锚杆将管 段锚固.
5.3.3浅海登陆上岛立管的安装
1.浅海登陆上岛立管的安装
对大多数非岩基的平缓岸滩,多采用挖沟埋放办法用绞 车牵引管道,使其海底拖入管沟. 当岸滩为基岩或砾石时,可采用爆破法施工,之后用底拖法将牵引 管段牵引入沟,牵引定位,然后用压块,锚杆或用护管堤等措施稳定 立管.
41
2.人工岛立管的现场安装 一般人工岛是堆砌或用回填土形成的,在建岛时预留装 立管的通道,这可按内立管的安装方法进行安装,当岛心 回填土已经固结时,可从岛上钻定向井缜密控制钻头出土 点使之与海底管道连接点相交,定向钻的钻井孔将成为牵 引立管上岛的通道.为防止井孔坍塌堵塞,在井筒内的冲 洗管出土后,就可抽回钻杆,在冲洗管出土端接上扩孔器 及要上岛的立管,回拖冲洗管而将立管拖引至岛上.也可 在钻内的井孔内先下套管并固井,作为上岛立管的保护套 管,现装立管可能破坏岛体的完整性.
12
5.1.1G深水立管结构型式示例
13
示例一,墨西哥湾Horn Mountain-TTR
水深:1653m 立管:14个TTR,2个SCR
14
示例二,墨西哥湾Na Kika-SCR
水深:
应做防环境荷载设计
内立管
可避开外环境荷载的作用 和影响
中国海洋大学 中国海洋大学 海工系张兆德
4
立管形式
重力式平台内 立管
将海洋管道拖拉进海 上平台预留的腿柱内
上岛立管
在离岛一定距离设置 立管的防护架,立管 通过防护架上岛
5
5.1.1B 登陆立管的形式
锚杆锚固的登陆立管
对于海床稳定,坡度平缓的 岸滩,登陆管段可直接顺岸 坡铺设.由于管段受波,流 的作用,为使管段稳定,可 以埋设或用锚碇或锚杆将管 段锚固.
5.3.3浅海登陆上岛立管的安装
1.浅海登陆上岛立管的安装
对大多数非岩基的平缓岸滩,多采用挖沟埋放办法用绞 车牵引管道,使其海底拖入管沟. 当岸滩为基岩或砾石时,可采用爆破法施工,之后用底拖法将牵引 管段牵引入沟,牵引定位,然后用压块,锚杆或用护管堤等措施稳定 立管.
41
2.人工岛立管的现场安装 一般人工岛是堆砌或用回填土形成的,在建岛时预留装 立管的通道,这可按内立管的安装方法进行安装,当岛心 回填土已经固结时,可从岛上钻定向井缜密控制钻头出土 点使之与海底管道连接点相交,定向钻的钻井孔将成为牵 引立管上岛的通道.为防止井孔坍塌堵塞,在井筒内的冲 洗管出土后,就可抽回钻杆,在冲洗管出土端接上扩孔器 及要上岛的立管,回拖冲洗管而将立管拖引至岛上.也可 在钻内的井孔内先下套管并固井,作为上岛立管的保护套 管,现装立管可能破坏岛体的完整性.
12
5.1.1G深水立管结构型式示例
13
示例一,墨西哥湾Horn Mountain-TTR
水深:1653m 立管:14个TTR,2个SCR
14
示例二,墨西哥湾Na Kika-SCR
水深:
第三章-海底管道课件
– 二阶波
– 三阶波
– 四阶波
– 五阶波
（用来描述大振幅 的振荡波的性质）
• 椭圆余弦波
（用来描述长的、有 限振幅的波在浅水 中的传播）
• 线性波
（用来描述小振幅的
振荡波的性质）
.
海流
• 海流, 是指由不同原因所产生的各种类型的海水合 成流动。
• 海流是一综合流, 近岸海流一般以潮流和风海流为 主。在某些位置和某种情况下, 其它类型的海流也 可能相当显著, 如由于波浪破碎产生的顺岸流和离 岸流等。
和摩擦力； • 海底管道的稳定性措施: 配重、稳定压块、埋设和
机械锚固。
.
2.保持海底管道的稳定性的措施
• 稳定性设计
• 增加管道配重
• 加大钢管的壁厚——不经济
• 加重混凝土涂层的重量——增大浮力
• 稳定压块
• 埋设——尽可能埋置于海底面以下
• 机械锚固 ——遇有岩礁或坚硬土层, 可利
用
.
稳定压块的设计与计算
当稳定压块在管道上连续盖压时, 它的重量 （单位长管道上的压块水下重量）可为
• 过渡区段: 在此区段内波浪由深水波向浅水波过 渡，深水的三向波在海底水深等因素的影响下向 两向波过渡，有时波浪出现破碎。
• 浅水区段: 在这区段内波浪在水深、地形的影响 下变化剧烈，波浪向岸边推进时，出现多次破波， 而达到最终破碎，并在岸坡附近形成上爬的击岸 水流。
.
波浪理论的选择
• 斯托克斯波
.
动态法
基本原理: 波浪作为周期性动力荷载作用在管道上。 管道在波浪荷载的作用下，在海床上发生往复运动。 基本步骤: (1)根据给定的波浪条件模拟出波浪谱; (2)用波浪谱计算出力谱; (3)用力谱结合土壤类型计算出管道的动力响应。 缺点: 沿管道路由取得足够精确的环境和工程地质数据 极为困难，有时甚至是不可能的。——半动态法 将动态分析中次要的因素忽略 目前，国际上流行2种方法:一种是以DnVRPE305为基 础的分析方法;另一种是按.照美国天然气协会开发的稳
海底管道工程讲座
asm2
1.1、 海底管道的功能 、
、 海 底 管 道 介 绍 1
内部管道
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、 水或者它们的混合物） 气、水或者它们的混合物）
幻灯片 5 asm2
isomer, 2011-5-6
、 海 底 管 道 介 绍
、 路 由 勘 察 、 选 择 与 保 护
2
海底管道路由选择
海底管道路由勘察
海底管道保护
2.1、路由选择 、
根据油气管道的用途和总体布局在海图上进行路由预选。 根据油气管道的用途和总体布局在海图上进行路由预选。 在路由预选时应根据尽可能得到的路由海区已有的自然环境资料、 在路由预选时应根据尽可能得到的路由海区已有的自然环境资料、海 洋开发活动及其规划资料、已建海底电缆管道资料等， 洋开发活动及其规划资料、已建海底电缆管道资料等，综合考虑进行 路由预选，在情况复杂的海域，可选择2-3个比较方案 个比较方案， 路由预选，在情况复杂的海域，可选择 个比较方案，待路由调查 后确定。对于有登陆的管道应进行登陆点现场踏勘， 后确定。对于有登陆的管道应进行登陆点现场踏勘，选择有利于管道 登陆的区段作为登陆点。 登陆的区段作为登陆点。
、 海 底 管 道 强 度 分 析 与 设 计
3
3.3、极限状态法 、
极限状态法（也称荷载 抗力系数法 抗力系数法） 极限状态法（也称荷载—抗力系数法）是2000年以后才开始得到初步的应 年以后才开始得到初步的应 由于该方法的理论是基于可靠度理论上的， 用，由于该方法的理论是基于可靠度理论上的，在理论体系上比允许应力 法复杂，目前虽然已经设计了一些海底油气管道， 法复杂，目前虽然已经设计了一些海底油气管道，但在具体分析方法和设 计中，国际上各工程设计单位也不尽相同， 计中，国际上各工程设计单位也不尽相同，目前也没有与之配套的商业化 计算机软件。随着该方法越来越多的应用， 计算机软件。随着该方法越来越多的应用，采用极限状态法会逐步成熟起 来。 规范的划分， 根据DnV OS F101规范的划分，极限状态分为： 规范的划分 极限状态分为： ）：如果超过该状态 再适于正常运行。 （1）操作极限状态（SLS）：如果超过该状态，不再适于正常运行。 ）操作极限状态（ ）：如果超过该状 ）：如果超过该状态 道完整性将遭到破坏 整性将遭到破坏。 （2）极端极限状态（ULS）：如果超过该状态，管道完整性将遭到破坏。 ）极端极限状态（ ）：如果超过该状 ）：考虑累积循环荷载效应的极端极限状态 （3）疲劳极限状态（FLS）：考虑累积循环荷载效应的极端极限状态。 ）疲劳极限状态（ ）：考虑累积循环荷载效应的极端极限状态。 ）；由偶然荷载导致的极端极限状态 （4）偶然极限状态（ALS）；由偶然荷载导致的极端极限状态 ）偶然极限状态（ ）； 于强度分析分为以下几类： 对于强度分析分为以下几类： 压力控制 压力控制 载控制 包括弯矩 有效轴力和内外部超压力 内外部超压 荷载控制（包括弯矩，有效轴力和内外部超压力） 位移控制
海底管道铺设介绍PPT文档40页
海底管道铺设介绍
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
40
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
40
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
海底管道工程01概论PPT课件
6 管道的防腐设计。
25
中国海洋大学 海工系张兆德
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。
2004级船舶与 海洋工程专业
海底管道工程
海洋工程系
1
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
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。
24
第1章 概论
1.4 海底管道的设计内容
18
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。
25
中国海洋大学 海工系张兆德
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。
2004级船舶与 海洋工程专业
海底管道工程
海洋工程系
1
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
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。
24
第1章 概论
1.4 海底管道的设计内容
18
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6
学习交流PPT
7
学习交流PPT
8
学习交流PPT
9
FPSO
学习交流PPT
10
什么是立管？ 深海立管与浅水立管的区别？
学习交流PPT
11
• 作为深海油气田开发系统结构的重要组成部分， 海洋立管以其全新的形式、动态的特性、以及高 技术含量变得格外引人注目。
➢ 以往浅水立管形式根本 不能应用到深水中，这 使得立管技术更加的具 有挑战性。
目前深水立管并没有统一的分类，但根据其结构 形式及用途，可以大致主要分类如下：
• 顶部预张力立管(Top Tension Riser) • 钢悬链立管 (Steel Catenary Riser) • 柔性立管 (Flexible Riser) • 塔式立管 (Hybrid Tower Riser) • 钻井立管(Drilling Riser)
34
• 美国石油协会RP 2RD (1998): “Design of Risers for Floating Production Systems and Tension Leg Platforms”, First Edition
• 挪威船级社OS F201 (2001): “Dynamic Risers”
深海工程中的立管系统研究
April，26，2011
学习交流PPT
1
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动
学习交流PPT
2
什么是深海？
学习交流PPT
3
适合于不同水深的平台形式
学习交流PPT
4
适合于深水的平台
学习交流PPT
5
学习交流PPT
学习交流PPT
29
• 下图是西非的一个深海油田布置图, 其平台采用了立拄式和浮式生产储 油轮相结合的形式。该油田采用了顶部预张力立管(TTR),钢悬链立管 (SCR)和塔式立管的组合作为海洋立管系统。
学习交流PPT
30
• 下图是西非的AKPO 深海油田立体图, 其平台为浮式生产储油轮的形式。 该油田全部采用了钢悬链立管(SCR)组合作为海洋立管系统。
• 早期的立管设计以使用不同安全系数 的独立的管道标准为基础。
学习交流PPT
33
• 深水开发需要新方案和新技术来处 理在浅水开发中遇不到的挑战。为 了解决深水立管技术也需要一个新 型的工业立管设计标准。
• 第一个立管设计标准是美国石油协 会RP 2RD，然后是挪威船级社OS F201。
学习交流PPT
界面；
学习交流PPT
15
• 深水立管概念的选取直接影响浮式结构及水下系 统的确定；
• 深水立管的动态特性使其成为深水开发中最具有 挑战性；
• 深水立管的实际工程经验及现场反馈很少； • 水深，高温，高压使深水立管工程更加艰难； • 深水立管的特性及其响应无法在实验室的环境下
模拟。
学习交流PPT
16
学习交流PPT
35
• 这两个立管的规范从原理上是不 仅相同,
• 美国石油协会的RP 2RD 是基于许 用应力方法,
• 而挪威船级社的OS F201 是基于 可靠性分析的荷载抗力系数法 (LRFD)。
学习交流PPT
36
• 一般说来, API 的立管规范要比 挪威船级社的立管规范相对保 守一些。
• 由于美国石油协会的规范出台 比较早, 因而应用的也比较广 泛。
学习交流PPT
12
• 和浅水油气开发相比, 海洋立管作 为连接水上浮式及水下生产系统的 唯一关键结构,其在深水中的应用更 加具有独特的挑战性, 要求更强烈 的创新。
学习交流PPT
13
• 这一点从比较海洋立管在浅水与深水中的概念上 的不同就可以看出来。
➢ 浅水的立管都是钢管固定在 平台的桩腿上的,
学习交流PPT
31
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动
学习交流PPT
32
• 尽管立管已经存在很多年了，但它只 是在近些年来随着深水技术的发展而 产生了巨大的进步。
• 早期立管的主要结构是钢铁生产管线 的简单延伸，通常在导管架腿柱上夹 紧。
学习交流PPT
23
学习交流PPT
24
• 塔式立管 • (Hybrid Tower Riser)
学习交流PPT
25
学习交流PPT
26
• 钻井立管 • （Drilling Riser）
学习交流PPT
27
学习交流PPT
28
• 下图是美国墨西哥湾的一个深海油田布置图, 该油田采用了顶部预张力 立管(TTR)和钢悬链立管(SCR)作为海洋立管。
➢ 而深水中的立管却有着各式 各样的变化, 以适用于不同 的开发需要。
学习交流PPT
14
所以，深水海洋立管是深水工程技术 的核心， 还因为：
• 深水的挑战需要新颖的海洋立管概念； • 浅水立管技术完全不适应于深水； • 全新的浮式结构概念需要全新的立管系统； • 深水立管是整个深水油气田开发的最主要的
学习交流PPT
39
• 对于立管系统，静力分析 确定了整体结构如顶端悬
挂角度、总悬挂长度、着 陆点（TDP）。这些可以通 过使用ABAQUS 或前面所 述的专用立管软件来完成。
学习交流PPT
40
• 对于立管系统，由于浮式装置的运动、动力环境条件 （风、浪、流）动力影响始终存在。
• 动力分析：动力分析通常研究管道或立管系统的非线 性动力响应。
• 另外一个原因就是墨西哥湾是 深海开发的先锋, API 的规范也 就自然采用的比较广泛。
学习交流PPT
37
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动
学习交流PPT
38
• 立管的分析可以分为静力和动力分析。
• 静力分析：使用ABAQUS 等软件进行的管道模型静力 分析利用大位移效应、材料非线性、边界非线性来处 理非线性问题，如连接、滑动和摩擦张力立管 • (Top Tension Riser)
学习交流PPT
18
TTR立管适用的平台
学习交流PPT
19
• 钢悬链立管 • (Steel Catenary
Riser)
学习交流PPT
20
学习交流PPT
21
学习交流PPT
22
• 柔性立管 • (Flexible Riser)