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春晓气田群海底管道稳定性分析

陈小玲  
【摘要】: 随着海上油、气田的相继开发利用,海底管道铺设量逐年增加,管道失稳甚至折断现象屡有发生,因此,管道稳定性研究是管道建设过程中必须考虑的重要问题。管道稳定性与各种环境荷载和不良工程地质现象有着密切的关系。许多学者对春晓气田群海底管道所经区域进行过大量研究工作,但有关海底管道稳定性的研究较少。本文在各种工程报告、论文、资料的基础上,根据管道区的工程环境和底质特征,分析影响管道稳定的土体液化、海床冲淤稳定、浅层气、古河谷等不良工程地质现象以及航运、渔业等人类活动,同时采用有关公式估算了裸置于海床的管道在潮流作用下的平衡冲刷深度和极限冲刷长度。本文的研究内容和结论对未来海底管道的规划和施工具有一定的指导意义。 根据钻孔和柱状样的土工试验结果,管道区海底底质按工程地质评价要求可划分为粘质土、粉质土、砂质土三类,浅层(0~10m)土自陆向海可划分为三个带:沉积物Ⅰ带,粘质土;沉积物Ⅱ带,粉质土;沉积物Ⅲ带,砂质土。 利用静力触探资料判别砂土液化,管道区沉积物Ⅲ带在烈度为Ⅶ时2.5m以浅砂层发生液化,沉积物Ⅱ带在百年一遇波浪作用下部分砂层发生液化,同时分析了液化对管道稳定可能产生的影响,并提出防护措施。 通过对潮汐通道和梳状沙脊区冲淤稳定分析可知:潮汐通道的湾口浅水区以微淤为主,管道所经牛鼻山水道,由于受周边海洋开发活动影响,出现轻微冲刷;梳状沙脊区仅在极端天气条件下,海底沉积物受到扰动和搬运。从平衡冲刷深度来看,潮汐通道区段由于流速相对较大,相应的冲刷深度也较大,并向平台区减小;而平台区由于设计管径仅为潮汐通道区的三分之一,其极限冲刷长度远小于潮汐通道区。 另外,管道区的浅层气主要分布于近岸区和平台区,近岸区的浅层气顶面埋深较浅,对管道有一定影响;古河谷主要分布于123°10′E以东区域,谷内沉积物主要为粘土—粉砂—砂,周围多为细砂,由于充填沉积物较周围沉积物强度低,容易引起不均匀沉降,使管道下坠弯曲。人类活动如航运的船锚、捕捞作业所用的渔网亦会影响管道的安全运行。


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