海底管道
關(guān)注創(chuàng)建者：海洋技術(shù)工程 創(chuàng)建時(shí)間：2018-05-09
海底管道的視頻教程
（重磅）近壁彈性圓柱渦振 s/d=1.5（雙向耦合workbench）
附件是未計(jì)算的初始保存文件 ? ? ? 渦激振動(dòng)是非常常見(jiàn)的現(xiàn)象，特別對(duì)于結(jié)構(gòu)物來(lái)說(shuō)，比如海底管道，輸油管，電纜，都很容易導(dǎo)致疲勞損傷。 ? ? ? 本模擬基于圓柱類(lèi)結(jié)構(gòu)物，考慮渦激振動(dòng)對(duì)圓柱振幅，及圓柱尾流場(chǎng)的影響，并研究了間隙比s/d=1.5情況下壁面對(duì)尾流場(chǎng)及圓柱振幅的影響。
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海底管道的實(shí)例教程
從合成孔徑聲納的基本原理、研究進(jìn)展、應(yīng)用，以及實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題等幾個(gè)方面，探討了該技術(shù)在海底管道探測(cè)方面的應(yīng)用潛力。
一、引言
隨著我國(guó)海洋油氣事業(yè)的不斷發(fā)展，海底管道鋪設(shè)不斷增多，海底管道事故發(fā)生頻率和危害程度也進(jìn)一步增加[1]，海底管道泄漏的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源包括多個(gè)方面，主要包括因地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致海底管道失穩(wěn)，海底管道埋設(shè)不當(dāng)導(dǎo)致管線懸空，海底地形地貌復(fù)雜引起的管道變形，以及海底砂礫運(yùn)動(dòng)對(duì)管道造成磨損等。因此，非常有必要探明現(xiàn)有管道埋設(shè)和出露狀態(tài)及位置，探測(cè)并研究海底管道區(qū)地形地貌對(duì)管道的影響。常用的探測(cè)方法主要包括多波束測(cè)深系統(tǒng)、側(cè)掃聲納、淺地層剖面儀等[2-3]。
目前，合成孔徑聲納(synthetic aperture sonar，SAS)作為一種先進(jìn)的水下探測(cè)成像技術(shù)已成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。該技術(shù)具有大范圍高分辨率成像能力和對(duì)沉底、半掩埋和掩埋目標(biāo)的探測(cè)能力，在軍事和民用領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景，如海底水雷或其他危險(xiǎn)物體等軍事目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別，海底測(cè)繪、水下沉船搜尋等[4]。本文著重論述該技術(shù)在海底管道探測(cè)方面的應(yīng)用情況和存在的問(wèn)題，探討其在這一方面的應(yīng)用潛力。
二、SAS基本原理和研究進(jìn)展
⒈ 基本原理
合成孔徑聲納技術(shù)其基本原理是利用小孔徑聲納基陣沿空間勻速直線運(yùn)動(dòng)來(lái)虛擬大孔徑聲納基陣，在運(yùn)動(dòng)軌跡的順序位置發(fā)射并接收回波信號(hào)，根據(jù)空間位置和相位關(guān)系對(duì)不同位置的回波信號(hào)進(jìn)行相干疊加處理，從而形成等效的大孔徑，獲得沿運(yùn)動(dòng)方向的高分辨率[4-5]。
對(duì)聲納系統(tǒng)而言，發(fā)射陣孔徑越大，對(duì)目標(biāo)的方位分辨率越高，但實(shí)際上不可能無(wú)限制的增大發(fā)射陣尺寸，因此真實(shí)孔徑聲納的目標(biāo)分辨率是相當(dāng)有限的，而且真實(shí)孔徑對(duì)于遠(yuǎn)距離目標(biāo)的方位分辨率很差。
展開(kāi) 據(jù)悉7月4日，中船黃埔文沖船舶有限公司建造的我國(guó)首艘海底管道巡檢船“海洋石油791”順利交付。“海洋石油791”將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)海底管道和海底電纜巡檢領(lǐng)域的空白，大幅提升我國(guó)近海海底管道和海底電纜治理和維護(hù)保養(yǎng)能力，對(duì)確保我國(guó)海上油氣開(kāi)采安全和保護(hù)海洋環(huán)境具有重大意義。
中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司總經(jīng)理溫哲華、中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司副總經(jīng)理單學(xué)永、上海船舶研究設(shè)計(jì)院萬(wàn)水生副院長(zhǎng)、中國(guó)船級(jí)社廣州分社陳裕彬副總經(jīng)理、中船黃埔文沖船舶有限公司總經(jīng)理向輝明等領(lǐng)導(dǎo)代表相關(guān)單位出席儀式。
“海洋石油791”是一艘電力推進(jìn)海底管線巡檢專(zhuān)用船舶，具備溢油監(jiān)測(cè)、故障點(diǎn)查找和應(yīng)急處理等功能，主要用于渤海及北部灣海域巡檢作業(yè)。該船總長(zhǎng)65.2米，型寬14米，型深7.6米，最大航速13節(jié)，最大載重量約1200噸，續(xù)航力5800海里。
該船采用DP2動(dòng)力定位系統(tǒng)及綜合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，配備了2臺(tái)全回轉(zhuǎn)舵槳和2臺(tái)可調(diào)槳艏側(cè)推，并配備了大量先進(jìn)的海洋探測(cè)、測(cè)量裝備，具有航速快、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、抗風(fēng)浪、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠持久巡線并實(shí)現(xiàn)應(yīng)急響應(yīng)，正常情況下可全天候出航作業(yè)。
該船船底中前部設(shè)有升降鰭，可伸出船底以下2.5米，鰭板下安裝了淺地層剖面儀、多普勒聲學(xué)海流剖面儀、雙頻單波束、多波束、測(cè)深儀等專(zhuān)業(yè)聲學(xué)測(cè)量設(shè)備，可全面感知海底甚至管道內(nèi)部信息。艉部左舷絞車(chē)可吊放磁力儀，艉部右舷絞車(chē)可吊放側(cè)掃聲納，兩者配合，可以對(duì)海底三維成像，獲取管道、電纜的詳細(xì)線路。船艉安裝A架及絞車(chē)，可配合不同拖體進(jìn)行拖曳調(diào)查檢測(cè)；水下機(jī)器人搭載的水下攝像頭可以清晰探測(cè)海底地形、地貌。
與傳統(tǒng)調(diào)查船相比，“海洋石油791”成本低、反應(yīng)快、精度高，并具備海洋調(diào)查、地質(zhì)勘探等功能，可以近海科學(xué)考察、海洋災(zāi)害調(diào)查評(píng)估等研究提供服務(wù)。
展開(kāi) 概述
西氣東輸二線工程作為第一條中國(guó)引進(jìn)境外天然氣資源的大型管道工程，橫穿中國(guó)15個(gè)省區(qū)，最終止于香港，全工程包括主干線和八條支線，全長(zhǎng)超過(guò)9102km。沿線地形復(fù)雜多變，局部地區(qū)地質(zhì)條件較差，給施工帶來(lái)極大不便，特別是香港支線，長(zhǎng)度約為21km，管徑813mm，設(shè)計(jì)壓力7MPa，設(shè)計(jì)年輸量60億m3，是目前我國(guó)管徑最大的海底管道，也是我國(guó)施工難度最大的海底管道工程。
面對(duì)困難的挑戰(zhàn)和工期的壓力，中國(guó)石油管道建設(shè)者提出采用STT根焊＋自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填充、蓋面的焊接工藝，既充分保證了優(yōu)良的焊接質(zhì)量，又最大限度加快焊接效率，為該工程的順利按期投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)起到了保駕護(hù)航的作用。圖1為海上連頭的現(xiàn)場(chǎng)照片。
圖1?海上連頭
2. 焊接方法選擇
結(jié)合本工程的實(shí)際特點(diǎn)和質(zhì)量要求，選擇焊接質(zhì)量?jī)?yōu)秀的STT焊作為根焊，采用焊接效率較高的自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊作為填充、蓋面。
（1）STT根焊 STT被稱(chēng)為表面張力過(guò)渡技術(shù)，是一種熔化極氣體保護(hù)焊接工藝，由林肯電氣公司專(zhuān)利研發(fā)的一種受控短路過(guò)渡工藝。
其特點(diǎn)如下：
第一，與常規(guī)的恒壓氣體保護(hù)焊機(jī)不同，STT焊機(jī)沒(méi)有電壓控制旋鈕，而是采用電流控制的方式來(lái)調(diào)整熱輸入，在不影響送絲速度的前提下，確保電極干伸長(zhǎng)度的變化不會(huì)影響到熱輸入。
第二，STT技術(shù)使用較低的熱輸入，焊接更加容易，避免出現(xiàn)過(guò)熱和燒穿，也減少了焊接變形。
第三，由于電極不會(huì)發(fā)生過(guò)熱，因此即使采用大直徑的焊絲和100%的CO2保護(hù)氣進(jìn)行焊接也不會(huì)產(chǎn)生大量飛濺和煙塵，并且降低了保護(hù)氣、焊絲等耗材的成本。
第四，送絲速度控制熔敷速率，基值電流保證焊縫成形，峰值電流調(diào)整弧長(zhǎng)，熱輸入增加電弧能量，從而確保焊道的焊接質(zhì)量，焊縫成形美觀，極大程度避免出現(xiàn)打底焊道的未熔合現(xiàn)象。
展開(kāi) 三、海底管道工程
考試內(nèi)容
概念 海底管道工藝設(shè)計(jì) 常用海底管道鋪設(shè)方法 海底管道鋪設(shè)施工作業(yè)程序及裝備 海底管道檢測(cè)與維修技術(shù) 海底管道施工案例分析
考試要求
1．理解海底管道概念、管道種類(lèi)、海底管道工程特點(diǎn)、施工過(guò)程。
2．掌握海底管道工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容及其計(jì)算。
3．掌握海底管道位置穩(wěn)定性分析內(nèi)容及方法。
4．掌握常用海底管道鋪設(shè)方法種類(lèi)、特點(diǎn)、典型工藝過(guò)程。
6．掌握海底管道施工的作業(yè)船舶和機(jī)具、施工作業(yè)程序。
7．掌握海底管道腐蝕和裂紋檢測(cè)、管道泄漏檢測(cè)技術(shù)、海底管道維修和更換技術(shù)的種類(lèi)、特點(diǎn)和設(shè)備。
8．會(huì)進(jìn)行海底管道鋪設(shè)施工工程項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)及管道損壞檢測(cè)與維修方案設(shè)計(jì)。
四、海底電纜工程
考試內(nèi)容
海底電纜種類(lèi)、結(jié)構(gòu) 海底電纜的選型計(jì)算 海底電纜施工設(shè)計(jì) 海上施工程序、方法和工藝設(shè)計(jì) 海底電纜施工案例設(shè)計(jì)
考試要求
1．理解常用海底電纜的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)。
2．了解海底電纜的選型計(jì)算內(nèi)容及方法。
3．了解海底電纜施工設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及方法。
4．理解海上施工作業(yè)裝備、程序。
5．會(huì)進(jìn)行典型海底電纜鋪設(shè)工程的施工方案設(shè)計(jì)。
五、單點(diǎn)系泊系統(tǒng)
考試內(nèi)容
單點(diǎn)系泊系統(tǒng)類(lèi)型 單點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 常用單點(diǎn)系統(tǒng)的安裝施工工藝
考試要求
1．了解單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的類(lèi)型及結(jié)構(gòu)組成。
2．掌握常用單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的安裝過(guò)程及施工工藝。
六、海上拖航與重大件運(yùn)輸
考試內(nèi)容
海上拖航基本概念 海上拖航方案設(shè)計(jì) 拖航方案實(shí)施與操作技術(shù) 重大件運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)及操作技術(shù)
考試要求
1．了解海上拖航基本概念，包括拖航基本要素、種類(lèi)、方式和條件。
2．掌握海上拖航方案設(shè)計(jì)，包括航線選擇、拖力和拖航速度計(jì)算、被拖物穩(wěn)性計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算與校核。
3．了解拖航方案實(shí)施過(guò)程與操作技術(shù)。
展開(kāi) 一、 FLNG裝置的應(yīng)用及技術(shù)特點(diǎn)
傳統(tǒng)的海上油氣開(kāi)發(fā)模式一般是將海底采集的天然氣通過(guò)海底管道輸送到陸上終端，即“水下生產(chǎn)系統(tǒng)+海底管道”，或“深水浮式平臺(tái)+海底管道”。當(dāng)油氣藏距離海岸較遠(yuǎn)時(shí)，長(zhǎng)距離海底管道成本昂貴，且流動(dòng)保障安全問(wèn)題較為突出。浮式液化天然氣生產(chǎn)儲(chǔ)存裝置(FLNG，即floating LNG production, storage and offloading system)，具備天然氣的開(kāi)采、處理、液化、儲(chǔ)存及外輸?shù)榷喾N功能，具有建設(shè)周期短、開(kāi)發(fā)設(shè)施少、開(kāi)采靈活、可獨(dú)立開(kāi)發(fā)、可重復(fù)利用等特點(diǎn)，可適用于小型、中型和大型氣田的開(kāi)發(fā)。
典型的以FLNG為主要工程設(shè)施的氣田開(kāi)發(fā)模式是將海底采集的天然氣集輸?shù)紽LNG進(jìn)行處理、液化、存儲(chǔ)和外輸，主要的工程設(shè)施包括水下生產(chǎn)系統(tǒng)、FLNG、生產(chǎn)管線、穿梭油輪等。
二、 FLNG裝置的技術(shù)難點(diǎn)
1、FLNG裝置的特點(diǎn)
FLNG作為一種新型工程裝置開(kāi)發(fā)海上氣田具有以下特點(diǎn)：
1) 不需要浮式平臺(tái)，長(zhǎng)距離外輸管線和陸上處理終端，經(jīng)濟(jì)性較好；
2) 所有生產(chǎn)處理設(shè)備占地面積小，受外部環(huán)境荷載影響小，風(fēng)險(xiǎn)更可控；
3) 受甲板面積制約，產(chǎn)能不能太大，難以適應(yīng)超大型氣田開(kāi)發(fā)；
4) 生產(chǎn)能力擴(kuò)大時(shí)，處理設(shè)備對(duì)產(chǎn)品更敏感，擴(kuò)能難度較大。
2、FLNG裝置的技術(shù)難點(diǎn)
1）上部模塊設(shè)計(jì)技術(shù)
在FLNG上需要將陸上LNG龐大的工藝處理設(shè)備全部布置在FLNG甲板上，將水下生產(chǎn)系統(tǒng)收集來(lái)的天然氣進(jìn)行預(yù)處理，并達(dá)到液化前原料氣的凈化指標(biāo)。
展開(kāi) 
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海底管道的最新內(nèi)容
水下機(jī)器人行業(yè)快速發(fā)展
水下機(jī)器人（Ocean Robots / Subsea Robots / ROV / AUV）正廣泛用于：
深海油氣檢測(cè)
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)
海底管道與光纜巡檢
打撈與救援
海洋養(yǎng)殖管理
國(guó)防與海疆安保
水下機(jī)器人能潛多深？
但是，日本最終選擇通過(guò)海底管道的方式把核污染水排出去，是由于其他的方式都需要非常高的技術(shù)含量，經(jīng)濟(jì)成本會(huì)很高，因此選擇成本最低的一個(gè)方案。這樣將污染源轉(zhuǎn)嫁到全世界各地，是極端不負(fù)責(zé)任的。
二、基于海洋環(huán)境噪聲的
水下目標(biāo)探測(cè)
水下目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別和跟蹤是熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，涉及范圍包括：瀕危水生物的跟蹤與保護(hù)、魚(yú)群定位、分類(lèi)與跟蹤、水環(huán)境測(cè)深與建模、海床建模與繪圖、打撈與救助、海底管道探測(cè)、海底目標(biāo)定位與識(shí)別
海底管道輸送CO2的技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚處于研究階段，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，海底管道運(yùn)輸也將成為碳運(yùn)輸路徑的有力支持。根據(jù)《中國(guó)碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖（2019）》，到2035年我國(guó)將初步形成高效低成本的陸上管道，2040年將建成多個(gè)陸上管道網(wǎng)絡(luò)，2050年建成陸海一體的管道網(wǎng)絡(luò)。
從發(fā)展路徑與目前發(fā)展速度來(lái)看，隨著碳技術(shù)的突破，CO2的商業(yè)利用范圍將有望進(jìn)一步拓寬。
挪威Sn?hvit管道是目前全球唯一實(shí)現(xiàn)工業(yè)化運(yùn)輸?shù)?em>海底二氧化碳管道，主要用于將天然氣開(kāi)發(fā)伴生二氧化碳分離后回注封存于海底地層。
目前，美國(guó)有12家二氧化碳管道運(yùn)營(yíng)商，干線管道多由埃克森美孚、金德?tīng)柲Ω↘inder Morgan）、西方石油（Oxy）、丹博里（Denbury）等大型能源公司建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理，支線管道由二氧化碳資源商或用氣方建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理。
其中，罐車(chē)運(yùn)輸和船舶運(yùn)輸已達(dá)到商業(yè)應(yīng)用階段，海底管道運(yùn)輸則仍處于研究階段。
（1）碳捕集：既是CCUS的首要環(huán)節(jié)，也是CCUS流程中成本主要來(lái)源。碳捕集主要從工業(yè)廢氣和大氣中捕獲，CO2濃度越高，捕集成本越低。按碳捕集與燃燒的先后順序可將碳捕集技術(shù)分為燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒捕集。
CO2捕集方面，重點(diǎn)突破固體吸收法、吸附法、膜分離法和低溫分離法等新一代捕集技術(shù)，攻克成本高、穩(wěn)定性差、難以大型化等技術(shù)瓶頸；CO2轉(zhuǎn)化利用方面，探索形成溫和條件下，高轉(zhuǎn)化率、低能耗、適用于工業(yè)化的 CO2資源化利用技術(shù)方案；CO2輸運(yùn)方面，研發(fā)大輸量、長(zhǎng)距離的CO2陸地/海底管道輸送技術(shù)；地質(zhì)封存與地質(zhì)利用方面，針對(duì)中國(guó)地質(zhì)條件的復(fù)雜性和封存地質(zhì)體的多樣性，開(kāi)發(fā)地質(zhì)適配性的高效、安全、產(chǎn)業(yè)化的地質(zhì)利用與地質(zhì)封存關(guān)鍵技術(shù)
該樞紐計(jì)劃從休斯頓航道的石化和工業(yè)設(shè)施中捕獲CO?，通過(guò)海底管道將其輸送至墨西哥灣近海地層封存。
現(xiàn)階段離岸CCUS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也為沿海CO2捕集與利用、海底CO2封存與利用、陸上及海底CO2運(yùn)輸管道和海上CO2運(yùn)輸船舶等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提供了許多漸進(jìn)式和顛覆式創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。
同時(shí)，單點(diǎn)系泊系統(tǒng)建造周期短，一般為6 ~ 12個(gè)月，安裝時(shí)間也小于固定平臺(tái)和海底管道等設(shè)施。
（2）作業(yè)范圍廣，機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)
大型和超大型油輪具有較高的油氣輸送能力，但對(duì)港口航道的規(guī)模要求較高。目前絕大多數(shù)的港口航道較窄，水深較淺，配套設(shè)施規(guī)模較小，無(wú)法靠泊大型和超大型油輪。
