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抛锚作业对海底管线损害研究

宣凯  
【摘要】:渤海是我国海上石油的主要产区,随着渤海湾石油的开发,海底油气输送管线的应用越来越广泛。近年来,事故性抛锚作业对海底管线的损害越来越频繁。一旦管线发生泄漏事故,会破坏海洋环境并造成巨大的经济损失。因此,对海底管线保护的研究已经迫在眉睫。 首先,根据挪威船级社的海底管线保护风险评估规范(DNV-RP-F107)的指导意见,本文针对撞击和拖拽两类抛锚作业对海底管线的损害形式进行研究;以渤海地区的海底管线为研究对象,对影响海底管线损害程度的渤海油田地区的海底地质、大气和水文情况进行详细介绍;由环渤海港口的情况选取典型船型,对选定的船型根据船级社的规范计算舾装数,以此确定锚的重量。 其次,本文研究了抛锚作业对海底管线的撞击损害。研究主要包括撞击概率、撞击能量和海底管线保护层对能量的吸收能力三个方面。在撞击概率上,以规范为基础,建立管线撞击问题的数学模型,运用概率论的基本原理,计算撞击概率;在撞击能量上,根据动能定理,计算出船锚在触底时的速度和动能,确定了撞击能量;在管线保护层对能量的吸收能力的研究上,采用规范中土壤吸收能量公式,计算锚的入土深度。 然后,本文研究了抛锚作业对海底管线的拖拽损害。拖拽力由锚的抓力和锚链的抓力组成,是造成拖拽损害的原因。影响拖拽力大小的因素包括抓力系数、锚重、单位锚链的重量和出链长度。其中,前三项可通过查询手册获得,出链长度由船舶所受的外力和船舶吨位决定,而船舶所受外力主要包括风压力和水流压力。结合以上参数,计算拖拽力,并根据计算结果,对管线进行安全校核。 最后,在前面研究基础上,提出新铺设管线的设计掩埋深度和现有管线的两侧禁锚区设置距离的计算方法,并给出渤海地区这两个数据的参考值。提出一些海底管线和海底电缆的保护措施。


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