基於溫變條件下深海管土耦合作用及其破壞機理研究

《基於溫變條件下深海管土耦合作用及其破壞機理研究》是依託天津大學，由余建星擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於溫變條件下深海管土耦合作用及其破壞機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：余建星
• 依託單位：天津大學

項目摘要

我國深海油田生產的石油大多含蠟量較高，屬於高粘度的原油，為保障其在海底管線中的輸送，管線的工作壓力不斷提高，其設計溫度普遍達到或超過100℃，甚至可能達到150℃的高溫。長輸管道中由於溫度變化而產生的自由變形受到周圍土體的約束，使管道中的應力的不斷累積，最終引起管道的屈曲變形。嚴重的屈曲變形一方面可能導致管道中的彎曲應力增大，接近或達到鋼材的屈服強度，對管道的安全運營造成威脅，另一方面可能導致管道配重層、保溫層結構遭到破壞，影響管道的正常使用。因此研究深海管道與周圍土體的相互作用，考察管道在溫度應力下的屈曲變形特徵，探究其變化破壞機理，提出有效避免發生屈曲的工程對策，成為保證深海管道安全運行的重要研究課題。本項目的研究，將完善我國深海管道的理論研究體系，為深海管道的安全運營提供有力的技術支持，為實現我國的深海開發戰略提供理論和技術保障。

結題摘要

我國深海油田原油具有溫度高、粘度高的特點，輸油管道因溫度變化會產生形變，受到周圍土體的約束，管道中的應力會不斷累積，最終引起管道的屈曲變形。嚴重的屈曲變形一方面可能導致管道中的彎曲應力增大，接近或達到鋼材的屈服強度，對管道的安全運營造成威脅，另一方面可能導致管道配重層、保溫層結構遭到破壞，影響管道的正常使用。針對以上問題，課題緊密結合南海海域深水油氣田開發現狀，開展基於溫變條件下深海管土耦合作用及其破壞機理研究。通過對深海淺層土體的工程性質進行研究，重點分析了其成因、膠結物、顆粒形態、沉積相作用、抗剪強度、含水量、粘聚力、摩擦角等問題，研究了深海土體在載荷作用下的應力路徑及進入塑性狀態的判斷標準，建立了深海海洋土特徵荷載下的時變本構模型，為深海管道與土體的相互作用研究提供了基礎。基於深海軟土特性研究成果，形成了綜合考慮各種不利地基條件變化的海底管道與地基土壤耦合作用的分析方法。最後，提出了控制管道整體屈曲的有效途徑。