摘要：海底管缆存在悬空、裸露等隐患,对悬空、裸露管段进行底部抛砂掩埋是主要的治理方法。目前,抛砂掩埋时多采用人工抛砂或履带散砂抛投方式,存在抛砂位置不准确、抛砂轨迹不易控制等问题,因此需研制可实现定点抛砂且抛砂轨迹可控的高效率抛砂设备。为了提高抛填精度,研制了一种具有定位定向功能的新型抛砂回填装置。为了阐明新型抛砂回填装置的定位和轨迹控制原理,利用有限元分析方法计算了其关键零部件的强度,并通过陆上和海上定向抛投试验分析了该装置的抛砂效果和探究其抛填精度高的原因。结果表明,新型抛砂回填装置通过伸缩投放机构将砂袋抛投至海底管缆悬空区域,实现了抛填位置的精确定位,同时利用伸缩投放机构的框架式结构实现了抛砂轨迹可控;装置关键零部件强度可靠且抛砂效果符合管线防护要求,抛填精度可达±1.2 m,既提高了抛砂效率又降低了施工成本。新型抛砂回填装置能够解决目前海底管缆悬空治理所面临的难题且可保障施工安全,这为浅海油田悬空管缆治理提供了可靠的技术支持。

摘要：隔水管是海洋钻井的关键设备,由于经受复杂交变应力和腐蚀环境,隔水管很容易产生应力腐蚀裂纹。针对海洋钻井隔水管应力腐蚀裂纹的特点,提出一种基于交流电磁场检测(Alternating current field measurement,ACFM)的链式阵列检测探头,建立针对隔水管表面裂纹的ACFM仿真模型,提取裂纹特征信号并分析U形载流磁心激励区域和裂纹区磁场影响范围,为阵列探头设计提供理论支持,在此基础上利用巨磁电阻(Giant magneto resistance,GMR)传感器设计基于ACFM的隔水管表面裂纹链式阵列探头检测系统,并开展隔水管裂纹检测试验。仿真和试验结果表明:单个U形磁心的激励区域为+/-40 mm,阵列激励磁心的设计间距应不大于80 mm;裂纹上方畸变磁场影响区域为+/-5 mm,传感器排布间距应不大于10 mm;利用GMR传感器设计的链式阵列ACFM探头可快速大面积定量、定位检测隔水管表面裂纹。

摘要：为了对常用型号的输油管道进行快速、准确的检测,设计了一种能够自主独立运行、搭载检测设备、保证较大范围的变径、适应较小直径管道的内检测机器人。该机器人可凭借自身动力在管道中行进,同时还可以利用超声波探伤,对管壁上包含腐蚀、裂口、错位及障碍物等多种缺陷进行探测并记录缺陷所在位置。该管道机器人采用有源驱动模块,可在输油管道内独立运行,额定运动速度为5 cm/s,最大测试距离为1 km,最小过弯半径为813 mm,驱动模块使用了同步带,大大增强了越障能力及运动的稳定性;其中的升降式变径机构的变径范围可以达到114~325 mm;其探头理想探测范围占管道内壁面积的84%。该项设计可为石油运输管道缺陷的检测提供参考。

摘要：超声波具有穿透力强、对材料层状剥离极为敏感等特点,在涂层缺陷检测中具有独特优势。为实现海底油气管道外涂层缺陷的快速准确检测,弥补现有油气管道涂层检测技术可靠性低、易受外界干扰、定位不准等缺点,提出了一种利用超声脉冲回波的管道涂层缺陷检测方法。通过ANSYS建模仿真计算,对比完好涂层界面和缺陷涂层界面的反射回波衰减特性,经多次反射后回波的幅值呈现出明显的差异性,选取第5次回波信号作为涂层缺陷的判断依据,再通过试验验证了模拟结果的可靠性。研究表明:该方法灵敏度高,能够准确检测出涂层缺陷,操作简便可靠,不受外界海底复杂环境的影响,满足连续检测的需要,可有效保障海底油气管道的安全高效运行。

摘要：为保障桩基水工建筑物的安全运行,针对现有桩基防冲刷技术的不足,在深入研究桩周流场分布特点的基础上,运用能量耗散原理,使用柔性材料,研发了一种既可应用于河流,也可应用于近海的柔性消能导流桩基冲刷防护装置。针对埕岛油田某固定式海洋平台,对未设置防护装置和设置防护装置两种工况的桩腿进行流固耦合数值仿真模拟。通过对桩腿流速分布、分离点以及流场特征参数等详细的比较研究,验证了所研发柔性消能导流防冲刷装置良好的防护效果。该装置可用于以桩柱为基础的浅基础固定式平台、海上风机基础和桥墩等多种结构的安全防护,工程应用前景广阔。

摘要：为了将所研发的柔性消能导流防冲刷装置用于工程实践,以埕岛油田某平台为工程背景,基于多物理场耦合分析平台ANSYS workbench的双向流固耦合数值模拟,应用正交优化设计方法,研究桩柱直径、柔性材料厚度和柔性材料弹性模量等主要设计参数对装置防护效果影响的一般规律,确定出优化的柔性桩腿冲刷防护装置设计方案。并将安装防护装置桩腿与未安装防护装置桩腿的流场计算结果进行比较分析,证明柔性消能导流防冲刷装置具有良好的防护效果。研究结果可为柔性消能导流防冲刷装置的工程应用设计提供理论依据。