后挖溝深度對深海海底管道屈曲影響數值分析

作者：李修波,劉可安,王華昆,王鴻飛

摘要：鑒于海底管道的服役水深越來越深,主要采用犁式挖溝機對預鋪設于海床之上的海底管道采取后挖溝的方式將海底管道埋設于海床之下,以保護其免受不必要的損傷。針對后挖溝深度H是海底挖溝機的重要設計參數,也是影響管道懸跨的重要因素的問題,對SMD(UK)犁式挖溝機展開參數優化,確保作業過程中懸跨段管道在外部靜水壓力作用下,海底管道不會發生屈曲破壞。采用ABAQUS軟件,分別建立了作業前和作業中兩種工況下的懸跨模型,分析機械手對接觸部分管道的損傷,結果顯示,作業中的機械手對懸跨管道的損傷更大;同時,建立了作業中不同管徑下,后挖溝深度對管道損傷的安全裕量關系曲線。進一步,結合作業中不同挖溝深度下的管跨段屈曲數值模型,對處于外部靜水壓力作用下的懸跨管的屈曲失效展開分析,結果顯示,隨著后挖溝深度的加大,不同管徑下的懸跨段管道局部出現塑性壓潰的臨界壓力值不斷降低;管道外徑的增大,降低了同一后挖溝深度下發生屈曲失效的壓力值。最后,在后挖溝深度與外部靜水壓力組成的區域內,建立屈曲失效臨界關系曲線,并劃分出工作區和壓潰區,為深海管道后挖溝埋管的施工提供工程參考。

發文機構：上海中車艾森迪海洋裝備有限公司 株洲中車時代電氣股份有限公司 天津大學水利工程仿真與安全國家重點實驗室

關鍵詞：犁式挖溝機后挖溝深度海底管道屈曲失效損傷模型壓潰壓力subsea ploughpost-trench depthsubmarine pipelinebucklingdamage modelbuckling pressure

分類號： TE832[石油與天然氣工程—油氣儲運工程]