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《中国海洋大学》 2009年
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波浪作用下埕岛油田海底管线稳定性数值分析

远航  
【摘要】: 海底管线是海洋油气集输与储运系统的重要组成部分,被喻为海上油气田的“生命线”,在海洋油气资源的开发利用中发挥着重大作用。海底管线运行环境恶劣,失效概率高,在波浪、海流、潮汐的作用下,其稳定性状况一直是研究热点。 位于现代黄河水下三角洲的胜利埕岛海上油田,海底管线稳定性成为重要的安全隐患。这与该海区海床沉积物独特性质及海洋动力条件密切相关。目前设计上采用的常规方法,由于缺少地区特色的针对性使其结果受到置疑。在中石化重点攻关课题“埕岛海管剩余寿命评价及海缆监测技术研究-海底管线安全防护对策”(JP05007)资助下,本论文针对埕岛油田海区特点,在搜集整理分析研究区水文与地质资料的基础上,利用数值模拟的方法,较为系统地研究了海底裸置管线、埋藏管线的稳定性,取得了一些突破性的研究成果,同时在研究方法上也取得一些进展。 本文的主要研究工作与成果有: 1.现场调查并收集研究区地质与水文资料,依据138个钻孔数据的统计分析,将埕岛海域研究区地层分为三个亚区,并对各亚区内的海床土性质及水动力特征进行了统计分析,为进一步管线稳定性分析提供必要的水文与地质资料。 2.基于Biot固结理论,根据埕岛海域特定的水文、地质条件,建立了波流作用下裸置管线动力响应问题的数学模型。采用WakeⅡ模型计算了裸置管线所受的拖曳力和升力,改善了以往采用Morison方程计算管线受力时忽略尾流效应的不足,使计算结果更加符合实际情况。通过与相关研究的对比,验证了本文所采用方法的可靠性。根据所建模型对影响裸置管线横向稳定性的各项因素分析表明,忽略尾流的影响会严重高估裸置管线的在位稳定性,影响管线稳定性最主要的因素是单位长度管线重量。在此基础上建立了埕岛油田地区的裸置管线稳定性校核曲线,可为本地区管线设计提供指导。 3.将非线性波浪理论和随机波浪理论引入有限元模型,建立了埕岛地区埋置管线复杂波浪荷载作用下瞬态响应的数学模型。讨论了波浪的随机性对管线及海床动力响应的影响及海床土体与埋置管线的接触效应。与前人研究结果相比,本文中所采用的数学模型更为接近实际情况,可以更好的反映波浪作用下埕岛油田地区海床土体与埋置管线之间的相互作用。并据此模型对复杂波浪荷载下埋置管线的动力响应进行分析,发现波浪的非线性和随机性以及管线-土体之间的接触效应对计算结果的影响十分显著,如果忽略这些因素,则会在分析埋置管线动力响应时造成较大误差。 4.基于大变形理论,开发了基于ABAQUS的用户单元子程序,对波浪作用下埕岛地区海床土体内残余孔压的发展进行了计算,及海床液化判别分析。将液化后土体视为Bingham体,开发了大变形下的用户材料子程序,对管线在液化土体内的移动进行了研究。结果表明,埕岛海域不同工程地质分区土体液化行为差别较大,海床土液化深度随波浪作用时间的增加而增加,但是最终会趋于稳定;液化后土体的粘性系数影响到管线在液化土中的运动速度,但不影响其运动趋势。 主要创新点:针对埕岛油田具体水文、地质条件,采用更为合理的水动力模型计算裸置管线所受荷载,在此基础上建立了埕岛油田地区裸置管线与土体相互作用的数学模型,提出了适合埕岛油田裸置稳定性分析的校核曲线。建立了复杂波浪荷载作用下埋置管线与周围土体相互作用的数学模型,并基于大变形理论,对管线在液化土体中的移动进行了模拟,并对影响土体液化和管线在液化土体中行为的因素进行了分析。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TE973

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 别社安,赵子丹;随机波浪作用下砂质海床中的孔隙水压力响应[J];中国港湾建设;1998年02期
2 王栋,栾茂田,郭莹;波浪作用下海床动力反应有限元数值模拟与液化分析[J];大连理工大学学报;2001年02期
3 王栋,栾茂田;波浪作用下粘弹性海床动力响应的数值分析[J];工程力学;2002年04期
4 栾茂田,王栋;波浪作用下海床动力反应的数值分析[J];海洋工程;2001年04期
5 张日向,马良;海底沟槽内管道在波流作用下水动力效应的实验研究[J];中国海上油气(工程);2000年04期
6 马良,张日向;海底部分埋设管道在波流作用下水动力效应的实验研究[J];中国海上油气(工程);1998年04期
7 李广雪,刘守全,姜玉池,魏合龙,庄克琳,杨子赓,李阳,鹿洪友,徐英霞;黄河三角洲北部海底刺穿初步研究[J];中国科学D辑;1999年04期
8 马良;波流作用下海底管道的水动力和在位稳定性研究的近代进展[J];水动力学研究与进展A辑;1995年02期
9 吴梦喜,楼志刚;立波作用下海床的有效应力与液化分析[J];水利学报;2002年01期
10 栾茂田,张晨明,王栋,郭莹;波浪作用下海床孔隙水压力发展过程与液化的数值分析[J];水利学报;2004年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨秀竹;静动力作用下浆液扩散理论与试验研究[D];中南大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周亚军,赵德有,马骏;基于人工神经网络的海洋平台振动主动控制[J];船舶力学;2003年05期
2 朱建强,潘传柏,郭显平,周淑芳;涝渍地暗管排水示范工程建设有关问题研究[J];长江流域资源与环境;2003年01期
3 欧光华,朱建强,张文英,刘德福,程伦国,吴立仁,程玲;棉花、大豆、油菜关键生育期排渍指标研究[J];长江流域资源与环境;2003年01期
4 李志勇,梁乃兴,梅迎军;风积沙路基压实度检测方法研究[J];重庆交通学院学报;2005年01期
5 刘明维,王多银,何光春;加筋土结构内部稳定设计分项系数的计算研究[J];重庆交通学院学报;2005年01期
6 杨庆国,易志坚,任超,应文宗,吕奖国;道路旧砼再生集料及其在路面中应用的试验研究[J];重庆交通学院学报;2005年06期
7 陈改英,田涛,王怀;中国城市土地资产总量测算方法研究[J];城市发展研究;2004年04期
8 李朝阳,徐循初;城市道路横断面规划设计研究[J];城市规划汇刊;2001年02期
9 朱建强,张文英,欧光华,刘德福,程伦国,程玲;夏大豆花荚期受渍胁迫对农艺性状、产量与品质的影响[J];大豆科学;2001年01期
10 余建星,罗延生,方华灿;海底管线管跨段涡激振动响应的实验研究[J];地震工程与工程振动;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贾存兴;;浅析反射波检测复合地基[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
2 纪文君;韩维栋;李芳成;;特呈岛红树林海岸侵蚀原因分析及防护对策[A];中国海洋学会2007年学术年会论文集(下册)[C];2007年
3 李志龙;陈子燊;;海岸平衡形态模型及其应用[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
4 赵凤亚;俞聿修;李晓亮;鲁桂荣;;直立堤上斜向和多向不规则波越浪量研究[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
5 董继斌;;扁平双层网壳设计[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年
6 任艳荣;唐晓雯;石萍;;波浪作用下海床的自由场响应和管土相互作用的研究进展[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第三册)[C];2005年
7 任艳荣;;砂土液化与管土相互作用[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2006年
8 刘汉龙;;土动力学与岩土地震工程[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(上册)[C];2003年
9 周云东;刘汉龙;丁晓峰;杨寿松;;砂土地震液化后大变形机理研究[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
10 戴素娟;卢世霞;郝金;;加层改造混凝土结构的抗震鉴定研究[A];“发展绿色技术,建设节约结构”——第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文集[C];2007年
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1 郭莹;复杂应力条件下饱和松砂的不排水动力特性试验研究[D];大连理工大学;2003年
2 汪亚平;胶州湾及邻近海区沉积动力学[D];中国科学院海洋研究所;2000年
3 曲月霞;海冰与近海结构物作用的物理模拟研究[D];大连理工大学;2001年
4 王栋;波浪作用下海床动力响应与液化的数值分析[D];大连理工大学;2002年
5 宋志刚;基于烦恼率模型的工程结构振动舒适度设计新理论[D];浙江大学;2003年
6 嵇春艳;海洋平台动力响应分析与振动控制技术研究[D];中国海洋大学;2003年
7 王燕;海洋平台结构随机响应复模态法及阻尼隔振减振技术研究[D];中国海洋大学;2003年
8 史宏达;港区堤防布置的数值模拟与优化[D];中国海洋大学;2003年
9 李本霞;斜向和多向不规则波对直立堤作用的研究[D];大连理工大学;2003年
10 邵利民;人、反射波浪的分离与反射系数的研究[D];大连理工大学;2003年
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1 项征;地震作用下软土地基基础隔震结构体系的动力反应分析[D];同济大学;2006年
2 洪帅;循环孔隙水压力作用下饱和砂土变形的试验研究[D];大连理工大学;2005年
3 刘艳华;复杂应力条件下饱和松砂振动孔隙水压力的能量模式研究[D];大连理工大学;2005年
4 王路军;长江中下游崩岸机理的大型室内试验研究[D];河海大学;2005年
5 吴懿;地震液化引起地面大位移及其对地下管线影响的研究[D];华侨大学;2005年
6 罗小峰;长江口盐水入侵研究[D];南京水利科学研究院;2000年
7 李剑平;采用落锤式弯沉仪对水泥混凝土路面结构参数的评定研究[D];长安大学;2000年
8 曹连伟;波浪作用下海床动力反应的有限元数值分析[D];大连理工大学;2001年
9 郝军;船行波与复式防波堤的相互作用[D];大连理工大学;2001年
10 金乃高;液压伺服多向不规则波造波机控制系统的设计与实现[D];大连理工大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 马良,张日向;海底部分埋设管道在波流作用下水动力效应的实验研究[J];中国海上油气(工程);1998年04期
2 张日向,马良;海底沟槽内管道在波流作用下水动力效应的实验研究[J];中国海上油气(工程);2000年04期
3 任艳荣,刘玉标,顾小芸;用ABAQUS软件处理管土相互作用中的接触面问题[J];力学与实践;2004年06期
4 任艳荣,刘玉标,顾小芸;多孔弹性海床上的管土相互作用数值模拟[J];中国海洋平台;2004年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 潘冬子;波浪荷载作用下海床及管线的动力响应研究[D];浙江大学;2007年
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1 夏令;波浪作用下的泥沙起动及海底管线周围局部冲刷[D];浙江大学;2006年
2 宋岩新;砂质海床上海底管线稳定性的数值分析[D];大连理工大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘汉龙,周云东,高玉峰,余湘娟,Nakasono Takeshi;多功能静动三轴仪研制及在液化后大变形中的应用[J];大坝观测与土工测试;2001年05期
2 关飞,韩国城;有效应力动力分析方法的探讨[J];地震工程与工程振动;1988年04期
3 王栋,栾茂田,郭莹;波浪作用下海床动力反应有限元数值模拟与液化分析[J];大连理工大学学报;2001年02期
4 欧进萍,段忠东,王刚;海冰作用下平台结构自激振动的参数分析与响应的数值计算[J];工程力学;2001年05期
5 黄宏伟,杨慧芳,陈杰生;煤气柜地基的劈裂注浆-注水预压处理和分析[J];工业建筑;1996年08期
6 仲德林,刘建立;埕岛油田海上石油平台基础冲刷研究[J];海岸工程;2003年02期
7 刘效国,朱孝强;埕岛海域水深地形特征及冲淤规律探讨[J];黄渤海海洋;2000年01期
8 蒋明镜,沈珠江;饱和软土的弹塑性大变形有限元平面固结分析[J];河海大学学报(自然科学版);1998年01期
9 马良,张日向;海底部分埋设管道在波流作用下水动力效应的实验研究[J];中国海上油气(工程);1998年04期
10 张日向,马良;海底沟槽内管道在波流作用下水动力效应的实验研究[J];中国海上油气(工程);2000年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 周海林;振动注浆中的砂土液化研究[D];中南大学;2002年
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1 冯旭海;压密注浆作用机理与顶升效应关系的研究[D];煤炭科学研究总院;2003年
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1 李春润;郑树森;龙斌;;海底输油输气管线ECA评估技术[J];金属加工(热加工);2009年18期
2 田明杰;邢树宏;;海底管线施工中的超声波高温探伤[J];中国海上油气(工程);1989年04期
3 杨庆,廖国华;峨口铁矿台阶边坡稳定性的离散元分析[J];矿冶工程;1990年04期
4 杨锴;;JZ20—2油气田外输海底管线简况[J];中国海上油气(工程);1990年05期
5 杨冬梅;邱祥波;李术才;;公路隧道风机洞室群三维稳定性分析[J];岩石力学与工程学报;2003年S1期
6 杨绪波,黄润秋,曹运江;库水位变化下某泄洪洞进口高边坡的稳定性分析[J];地质灾害与环境保护;2005年03期
7 王波,高延法,牛学良;软岩巷道支架结构稳定性分析[J];矿山压力与顶板管理;2005年03期
8 张志沛;王芝银;刘旭;;高速公路与下伏煤矿采空区的长期稳定性分析[J];西安科技大学学报;2005年04期
9 刘晓红;;复合土钉支护构型及其内部稳定性探讨[J];西部探矿工程;2006年09期
10 丁鹏;闫相祯;杨秀娟;;含缺陷海底管线安全评定系统研究[J];石油机械;2007年10期
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1 李安军;邢桂菊;周丽雯;;换热器直管非线性振动及运动稳定性分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
2 张正;杨子松;;大畈核电厂填土边坡坡形设计与稳定性研究[A];2010’力学与工程应用学术研讨会论文集[C];2010年
3 谢湘生;刘永清;;带有滞后的线性广义离散系统稳定性分析[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
4 任立新;苏芳;余岩;;攀钢热连轧卷取机侧导板稳定性分析[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
5 胡清波;周志新;孙宝忠;;综合勘探技术在包神线罕台川河谷段煤矿采空区调查中的应用[A];2006年铁道勘测技术学术会议论文集[C];2006年
6 王锦华;赵克友;;带状态观测器及执行器饱和线性系统的稳定性分析[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
7 朱春华;;建筑物沉降观测系统探讨[A];中国测绘学会第八次全国会员代表大会暨2005年综合性学术年会论文集[C];2005年
8 唐辉明;;长江三峡工程水库塌岸研究[A];湖北省三峡库区地质灾害防治工程论文集[C];2005年
9 冯夏庭;朱维申;;智能岩石力学在地下工程中的应用[A];第一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集(上册)[C];1999年
10 王文中;;金山店铁矿东区岩层巷道“T”型交岔口稳定性分析与对策研究[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年
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1 记者 吕宁 特约记者 张华明;全力以赴确保世博期间海底管线畅通[N];中国海洋报;2010年
2 杨怀东;东方1-1气田海底管线开铺[N];中国矿业报;2002年
3 王疆戈;杭州湾海底管线全面建成[N];中国石化报;2004年
4 苑改霞;加入WTO后人民币汇率的稳定性分析[N];山西经济日报;2001年
5 ;水下维修装备技术的新突破[N];科技日报;2006年
6 何平;中国海油实现天然气海底管线“世界第一穿”[N];光明日报;2008年
7 记者 瞿剑;中国海油实现天然气海底管线“世界第一穿”[N];科技日报;2008年
8 王进;宝钢采油钢管获重大突破[N];中国质量报;2008年
9 银言;海底管线电缆检测与维修装置[N];中国船舶报;2008年
10 王疆戈;甬沪宁管网建设取得重大进展[N];中国石化报;2004年
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1 韩晓泉;模糊控制在光电跟踪伺服系统中的应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
2 朱欣志;两轮车的稳定性分析与控制研究[D];西北工业大学;2003年
3 张钊;模糊系统的推理及其稳定性分析[D];天津大学;2004年
4 强爱红;纳米颗粒悬浮液强化对流传热的研究[D];天津大学;2007年
5 远航;波浪作用下埕岛油田海底管线稳定性数值分析[D];中国海洋大学;2009年
6 韩艳;海底管线的冲刷与导流防护技术研究[D];中国海洋大学;2010年
7 方能胜;完善匹配层方法的稳定性分析[D];厦门大学;2009年
8 谭志宏;岩溶区隐伏空洞对路桥工程稳定性影响的研究[D];东北大学;2008年
9 邱志鹏;恒化器系统的建模与稳定性分析[D];南京理工大学;2003年
10 陈艳峰;DC-DC开关变换器闭环系统非线性分析方法研究[D];华南理工大学;2000年
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1 王富;CPD2Hc型电动万向叉车的设计及稳定性分析[D];辽宁工程技术大学;2003年
2 李宏茹;JJ225/43-K石油钻机井架强度及稳定性计算[D];兰州理工大学;2005年
3 王向东;昆明东支线土质高边坡稳定性分析及支护研究[D];西南交通大学;2005年
4 乔金丽;边坡稳定性分析的弹塑性有限元模型及应用[D];河北大学;2005年
5 赵志星;小湾水电站水垫塘右岸边坡变形失稳模式及稳定性研究[D];成都理工大学;2005年
6 刘佳林;新型钢筋混凝土弯拱桥的构想与应用研究[D];昆明理工大学;2005年
7 王向刚;公路隧道位移反演及其稳定性分析[D];山东大学;2005年
8 刘国伟;水电站调压井围岩参数反分析及开挖稳定性仿真分析[D];四川大学;2005年
9 姚劲松;弱面控制的岩质边坡稳定性分析及治理措施研究[D];中南大学;2005年
10 乔长江;大跨径钢管混凝土系杆拱桥整体稳定性研究[D];武汉理工大学;2006年
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