深海立管新技术Lazy-S_risers_offer_advantages_in_the_ultra_deep

深水海底管道铺设技术研究进展+李志刚, 王琮, 何宁, 赵冬岩摘要：海底管道作为最重要的海洋石油天然气的运输方式，发展速度逐步加快，对于海底管道的铺设方法和主要铺设工具——铺管船，也提出了更高的要求。

本文介绍了目前普遍使用的几种铺管方法以及世界先进的不同类型铺管船的发展和使用情况，并作了比较与讨论。

作者认为我国在铺管技术以及铺管船的研发及应用方面与国外先进水平相比存在相当大的差距，特别是在深海铺管技术方面差距更为明显，应当充分学习消化已有的成功经验，开展相关领域的研究工作。

关键词：深水, 海底管道, 铺管方法, 铺管船An Overview of Deepwater Pipeline Laying TechnologyLI Zhi-gang, WANG Cong, HE Ning, ZHAO Dong-yan,(Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tanggu, Tianjin)Abstract: The subsea pipeline, regarded as the most important transportation way of offshore oil and gas, is developing rapidly. Consequently, the pipe laying techniques and vessels are considered as critical and characteristic in its application. In the context, the latest deepwater pipeline laying technologies and the various advanced pipe laying barges are introduced and the corresponding comparison and discussion are presented as well. The authors suggest that China should absorb and digest the internationally advanced pipeline laying techniques and pipe laying facilities to make up for the gap existed in the research and application of pipeline laying technologies, especially in the deepwater field.+国家863计划资助课题(2006AA09A105)。

前言经济的高速发展必然带来能源的大量消耗，寻求廉价而供应充足的能源已经成为各国经济发展的重大问题。

科学技术的发展的现状表明：太阳能、地热能利用和开发还处于初级阶段，在能源消耗总额中占的比重也很少；核能正在发展，所占的比重正在逐渐提高，但也受到技术水平、铀矿资源的限制；在核聚变能量被工业大量实际应用以前，石油天然气等燃料仍然是社会使用的主要资源；而石油由于比较容易开采、运输和利用，就必然成为现代国民经济的重要支柱。

世界上大量的政治、军事、经济的运动都是围绕石油问题进行的。

勘探表明，在大陆架的39%地区含有油气构造，其储量占全世界石油的30%~40%。

而美国的墨西哥湾、欧洲的北海、西亚的波斯湾、北非海域以及南中国海域、渤海海域都已成世界各国开发海洋石油资源的重要场所。

目前在各大洲大陆架的不同工作水域有各种类型的近海工程结构物，主要应用于海底油气资源的勘探和开发。

海洋立管是浮式海洋平台与海底井口间的主要连接。

作为海面与海底的一种连接通道，它也可用于固定式平台及勘探船。

下端通过万向节与海底井口连接，其上端与平台或船舶底部的滑移节配合，这样，平台或船舶在波浪作用下发生任何可能的运动时，立管有足够的运动自由度随之运动，并在平台或船舶发生垂直震荡是改变其长度。

立管本质上有两种，即刚性立管和柔性立管。

海洋立管具有多种可能的结构，如顶张力立管（TTP）、自由悬挂的钢悬链线立管（SCR），惰性S立管，陡峭型S立管，惰性波浪立管、陡峭型波浪立管等。

立管的设计应该满足实际的海洋环境载荷，小直径的立管通常被固定在隔水套管中，海洋环境在核对其影响较小。

较大直径立管科直接由平台支持置于海洋环境载荷中，此时，立管将同时承受内流体流动的作用和管外海洋环境载荷作用。

立管所承受的海洋环境载荷主要有风、浪、流、冰和地震载荷等，其中波浪和海流是最重要的海洋荷载。

并且受水流作用的工程结构都有可能发生涡激振动。

目前海中立管的动力设计计算并不考虑内流体的流动作用，这样设计是不合理的，也是不安全的。

深海钢悬链线立管(SCR)安装强度分析康庄;康有为;梁文洲【摘要】在研究深水钢悬链立管(SCR)安装方法基础上,结合实际工程安装经验,提出了深水SCR在Jlay这种铺管方式下的安装方案,应用专业立管安装分析软件Orcaflex对各个安装过程进行实例分析,对安装过程中立管的安装强度进行校核.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2012(041)001【总页数】4页(P92-95)【关键词】钢悬链立管(SCR);J形铺管;安装强度分析【作者】康庄;康有为;梁文洲【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】U663.9深海钢悬链立管(steel catenary riser，SCR)按其构型可分为简单钢悬链立管(simple catenary riser SCR)、陡波钢悬链立管(steep wave SCR)、缓波钢悬链立管(lazy wave SCR)、L型钢悬链立管(bottom weighted SCR),见图1[1]。

目前实际工程中应用最多研究最深入的钢悬链立管为简单钢悬链立管，安装强度分析也是针对简单钢悬链立管。

图1 钢悬链立管不同结构形式与其它立管相比，钢悬链立管结构形式相对简单，由若干标准长度的钢管焊接而成，集海底管线与立管于一身，一端连接井口，另一端连接浮式结构。

简单钢悬链立管通过钢制或钛制柔性节(flexible joint)自由悬挂在浮式设施外侧，这些应力节能够吸收潜在的平台运动。

其底端自由垂放在海底，无需海底应力节或柔性节连接。

因此,与柔性立管和顶张力立管相比,钢悬链线立管的成本低,无需顶张力补偿,对浮体漂移和升沉运动的容度大,适用于高温高压介质环境。

这些特点使得钢悬链线立管取代了柔性立管和顶张力立管而成为深水油气资源开发的首选立管系统。

海洋工程中的海底管道建设技术近年来，随着科技的迅猛发展和经济的迅速增长，海洋工程在全球范围内得到了广泛的开展。

而在各种海洋工程中，海底管道建设技术是不可或缺的一环。

海底管道不仅是海洋油气勘探与开采的关键设施，还承担着海底电缆、海底通信以及海底矿产资源等的传输任务。

海底管道建设技术的发展对于促进海洋工程的发展以及维护海洋环境的可持续发展具有重要意义。

首先，海底管道建设技术对于海洋油气勘探与开采具有重要的推动作用。

在过去，石油与天然气主要通过陆地输送。

然而，陆地资源的逐步枯竭以及深海油气勘探的兴起，使得海底管道成为了石油与天然气传输的重要方式。

海底管道的建设对于实现远海油气开发具有重要意义。

在靠近陆地的浅海地区，采用液压瞬停铺管法可以提高施工效率和资源利用率，实现海底管道的快速铺设。

而在深海地区，悬挂管道的采用可以降低投资成本和建设难度。

这些技术的应用使得海洋石油与天然气资源得到了更加合理和高效的开发利用。

其次，海底管道建设技术在海底电缆传输中起到了重要的作用。

如今，随着全球互联网的快速发展，海底电缆已成为了全球数据传输的主要通道之一。

海底电缆的建设需要考虑到海底环境的各种因素，如海流、海浪、地震等。

而合理的管道材料和工艺可以有效地提高电缆的使用寿命和传输能力。

此外，技术的进步使得海底电缆的铺设更加高效和安全。

借助于定位系统和无人机技术，工程师们可以更准确地确定铺设路径，提高施工质量。

此外，海底管道建设技术在传输海洋矿产资源中也起到了关键的作用。

海洋矿产资源包含着丰富的矿产财富，如铁矿石、锰结核等。

然而，海底矿产的开采与传输存在着较大的技术挑战。

海底管道建设技术的发展为海底矿产资源的开发提供了有力支持。

采用悬浮式管道的方式可以实现对于矿石的快速识别和采集。

同时，管道的设备结构和材料的选择也对传输效率起到了关键作用。

适当的管道结构可以减小能量损失和阻力，提高传输效果。

然而，海底管道建设技术也面临着一些挑战。

深水柔性管垂直铺设系统技术现状及发展趋势①陈晓东1,孙 锟1,张西伟2,彭 勇1,杨 盛1,刘 文1(1.深圳海油工程水下技术有限公司,广东 深圳 518000;2.海洋石油工程股份有限公司,天津 300450)摘要 柔性管是深水油气田开发的重要水下设施,其铺设作业是海洋油气田建设的关键环节㊂垂直铺设是一种高速㊁高效的深水柔性管铺设技术,已经在国内外深水油气田开发工程中得到广泛应用㊂对比两种典型的水下柔性管铺设方式 水平铺设和垂直铺设,分析了垂直铺设在深水柔性管铺设中的优势㊂总结垂直铺设系统的分类及系统构成㊁结构与布局特点㊁设计建造厂商情况,在此基础上展望了垂直铺设系统未来的发展趋势以及国产化建议,以期为我国自主发展深水柔性管垂直铺设系统装备提供有益参考㊂关键词 深水柔性管;柔性管铺设;垂直铺设系统;铺管船;国产化中图分类号:T E 95 文献标识码:A 文章编号:20957297(2023)002208d o i :10.12087/oe e t .2095-7297.2023.02.04T e c h n i c a l S t a t u s a n d D e v e l o p i n g Tr e n d o f V e r t i c a l L a y S y s t e m f o r F l e x i b l e P i p e L a y i n gC H E N X i a o d o n g 1,S U N K u n 1,Z H A N G X i w e i 2,P E N G Y o n g 1,Y A N G S h e n g 1,L I U W e n 1(1.C O O E C S u b s e a T e c h n o l o g y C o .,L t d .,S h e n z h e n G u a n g d o n g 518000,C h i n a ;2.O f f s h o r e O i l E n g i n e e r i n g C o .,L t d .,T i a n ji n 300450,C h i n a )A b s t r a c t F l e x i b l e p i p e s a r e i m p o r t a n t f a c i l i t y f o r o f f s h o r e o i l a n d g a s d e v e l o p m e n t .V e r t i c a l l a y i n g t e c h n o l o g yi s a h i g h -s p e e d a n d e f f i c i e n t m e t h o d f o r f l e x i b l e p i p e s l a y i n g o p e r a t i o n ,w h i c h h a s b e e n w i d e l y u s e d i n d e e pw a t e r d e v e l o p m e n t p r o j e c t s i n t h e w o r l d .T h e a d v a n t a g e s o f v e r t i c a l l a y i n g i n d e e p w a t e r i s a n a l y z e d b y c o m p a r i n gt h e t w o t y p i c a l l a y i n g m e t h o d s f o r f l e x i b l e p i p e s .T h e t y p e a n d s y s t e m c o m p o n e n t s ,s t r u c t u r a l a n d l a yo u t c h a r a c t e r i s t i c s ,a n d s u p p l i e r s f o r d e s i g n i n g a n d m a n u f a c t u r i n g v e r t i c a l l a y i n g s y s t e m a r e s u m m a r i z e d .T h e f u t u r e d e v e l o pm e n t t r e n d a n d l o c a l i z a t i o n s u g g e s t i o n s o f v e r t i c a l l a y i n g s y s t e m i s a n a l yz e d ,w h i c h c a n p r o v i d e a u s e f u l r e f e r e n c e f o r t h e i n d e p e n d e n t d e v e l o p m e n t o f v e r t i c a l l a y i n g s y s t e m e q u i pm e n t i n C h i n a .K e y wo r d s d e e p w a t e r f l e x i b l e p i p e ;f l e x i b l e p i p e l a y ;v e r t i c a l l a y s y s t e m ;p i p e l a y v e s s e l ;l o c a l i z a t i o n 0 引 言海底柔性管以其耐腐蚀㊁易弯曲㊁动态响应好㊁疲劳强度高㊁适用水深范围广等特点,以及铺设周期短㊁可回收并可重复利用㊁中短距离应用工程造价更低等钢管无法比拟的优势,在海洋石油㊁天然气工程领域中的应用越来越广泛[1㊁2]㊂柔性管的海上铺设需要配备大型的船舶及铺设装备㊂张印桐等[3]分析全球F l e x -L a y 铺管船发展现状,指出F l e x -L a y 铺管船正向专业化和多功能化方向发展,为我国F l e x -L a y 铺管船发展提供借鉴㊂谢鹏[4]㊁高原[5]㊁侯静[6]等介绍了柔性管缆竖直铺设的方法㊁关键装备㊁安装技术㊁作业流程㊁应用研究和国内外发展现状,指出海洋柔性管缆竖直铺设作业中应重点关注的关键技术问题㊂孙国民等[7]总结和研究了深水R e e l 型铺设关键装备和技术,分析了我国R e e l型铺设技术发展的不足,提出了后续发展建议,为后期我国自主发展R e e l 型铺设装备和技术提供了①作者简介:陈晓东(1987),工程师,硕士研究生,现从事海洋油气开发水下结构物㊁柔性管缆㊁系泊系统等结构安装设计工作㊂第10卷 第2期2023年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E Q U I P M E N T A N D T E C H N O L O G YV o l .10,N o .2J u n .,2023第2期陈晓东,等:深水柔性管垂直铺设系统技术现状及发展趋势㊃23㊃有益参考㊂在2017年以前,国内海洋油气田的柔性管铺设施工一直采用水平铺设方式㊂水平铺设方式下,柔性管在下水桥处受到 拉力弯矩侧压 的耦合载荷作用,因柔性管强度条件的限制,铺设水深往往局限在300m以内,严重制约了柔性管在我国深水油气田的应用及发展㊂为了满足深水油气开发和海上施工需求,2017年,国内首套325吨大型深水垂直铺设系统完成安装调试工作[8],实现了深水柔性管的自主安装设计㊁自主安装施工,形成了3000m 水深柔性管的铺设能力㊂同年,该套设备在文昌9 2/93/103气田群项目实现了国内首次柔性管的垂直铺设作业,柔性管外径6寸,水深100~ 130m㊂在2020年和2021年,该套垂直铺设系统完成进一步的施工突破,分别在流花162/202/ 212油田实现420m深水动态柔性管的安装作业,在陵水172大气田实现1500m超深水柔性管的安装作业㊂对于适用于深水柔性管安装的垂直铺设系统,国内目前有哈尔滨工程大学㊁海洋石油工程股份有限公司和中国石油大学等少数单位开展了相关研究[9㊁10],还都停留在初步设计和原理样机制造的阶段㊂哈尔滨工程大学研究团队对垂直铺设塔架进行了缩比设计,验证了塔架原型与缩比模型之间的相似性,并通过模型实验对塔架在管道铺设时的危险区进行了模型实验,验证了铺设塔架的安全性[11]㊂而国外公司,包括豪氏威马(H u s i m a n)公司㊁国民油井华高(N O V)公司㊁荷兰皇家I H C公司㊁法国I M E C A公司等,具备成熟的垂直铺设系统设计及建造能力㊂本文基于工程实践经验,总结了水平和垂直两种典型的柔性管铺设方法,通过优缺点和铺管特点对比分析,明确了垂直铺设在深水柔性管铺设的优势,进而归纳总结了垂直铺设系统的分类及系统构成㊁结构与布局特点㊁设计建造厂商情况等内容,并在此基础上分析了垂直铺设系统未来的发展趋势以及国产化建议,以期为我国自主发展深水柔性管垂直铺设系统装备提供有益参考㊂1柔性管铺设方法1.1水平铺设方法水平铺设是指储存在作业船存储装置里的柔性管,经过舱口㊁导向装置㊁张紧器㊁工作平台㊁下水桥等设备,实现管道入水的一种方法㊂张紧器为管道提供水平夹持力,采取水平布置方式,如图1所示㊂水平铺设时柔性管可采用水平,或者与水平方向成小于60ʎ的仰角进入张紧器到达下水桥,如图2所示㊂图1水平铺设示意图F i g.1S c h e m a t i c d i a g r a m o f h o r i z o n t a l l a y i ng图2水平铺设侧视图F i g.2S i d e v i e w o f h o r i z o n t a l l a y i n g水平铺设的优点如下:①铺设方式较为灵活,能够根据不同作业船舶甲板特点进行布置;②铺设张力小,铺设作业设备和船舶资源易于获取;③适用于浅水柔性管铺设;④柔性管可以在船舶尾部㊁左舷或者右舷入水,入水方式灵活;⑤对吊机能力要求低;⑥作业效率高,经济性好;⑦能够用于同时铺设两根或多根背负式管道的情形㊂水平铺设的缺点如下:①所需设备资源多,占用主甲板空间面积大,对作业船舶的主甲板作业面积有较大需求;②不易安装柔性管附件,如动态柔性管浮子㊁配重㊁管卡㊁限弯器和防弯器等;③不适用于深水铺设;④不适用于柔性管月池入水;⑤一般需要饱和潜水配合工作;⑥设备装船固定工作量大;⑦需要根据不同船舶特点设计下水桥,常存在下水桥改造工作量㊂1.2垂直铺设方法垂直铺设是指储存在作业船存储装置里的柔性管,经过舱口导向装置㊁垂直铺设系统(塔顶导向装置㊁对中装置㊁张紧器等)㊁月池或者舷侧空间等设备,实现管道入水的一种方法㊂张紧器为管道提供㊃24㊃海洋工程装备与技术第10卷竖向夹持力,采取竖直布置方式,如图3和图4所示㊂图3 垂直铺设示意图F i g .3 S c h e m a t i c d i a g r a m o f v e r t i c a l l a y i ng图4 垂直铺设侧视图F i g .4 S i d e v i e w o f v e r t i c a l l a y i n g相对于水平铺设方式,垂直铺设的优点如下:①张紧器能力强,适用于深水铺设;②塔架在船舶的位置决定了柔性管的入水位置,一般在月池入水,受风浪影响小;③装船固定工作量少;④有专门的工作平台,便于安装柔性管附件;⑤对作业船舶的主甲板作业面积需求少;⑥适用于大尺寸终端的柔性管铺设;⑦铺设效率高㊁速度快㊂垂直铺设的缺点如下:①需要定制的集成垂直铺管塔架和作业母船,资源不易获取,成本高;②不适用于浅水铺设;③对吊机能力要求高;④高空作业多;⑤在船舶设计时铺设方式一般已确定,不灵活㊂1.3 水平铺设和垂直铺设对比从管道类型㊁作业水深㊁铺设张力等多个方面对比垂直铺设和水平铺设,见表1㊂表1 垂直铺设和水平铺设方法对比T a b .1 C o m p a r i s o n o f t w o t y p i c a l l a y i n g me t h o d s 描述垂直铺设方法水平铺设方法作业水深能够达到3000m 一般小于500m 铺设张力一般大于50t 一般小于100t 两根或多根背负式管道同时铺设不适用适用(续表)描述垂直铺设方法水平铺设方法存储装置缆框/转盘/滚筒缆框/转盘/滚筒张紧器布置竖直布置水平布置导向设备下弯管器㊁塔顶导向装置㊁管缆定位器等甲板导向弧板㊁下水桥㊁托辊或者滚轮等弃置回收配备独立管道的弃置回收系统单独配备弃置回收绞车或者使用吊机回收或者弃置安装固定一般永久性放置在安装船舶上一般不是船舶的永久性设备管道入水位置月池或者船中舷侧船舶左舷㊁右舷或船尾甲板面积需求小大作业船舶定制化专用船舶海洋工程作业船吊机带有升沉补偿的大吨位吊机浅水作业吊机即可综上可知,水平铺设方法适用于浅水铺设,需要使用多种铺管设备,根据铺设要求进行甲板路由设计,以实现柔性管水平或者倾斜安全入水㊂为了解决深水铺设需求带来的大张力问题,将张紧器由水平转变为竖直方式,提供抱管张力,形成垂直铺设㊂也可以将高大的竖直铺管塔架小型化后,垂直铺设系统便能够适用于浅水作业,能够解决动员成本和经济性问题㊂2 垂直铺设系统2.1 分类及系统构成根据铺管塔架是否可以倾斜,可将垂直铺设系统分为倾斜式(见图5)和非倾斜式;根据张紧器数量,可将垂直铺设系统分为独立张紧器铺设系统(见图6)和多台张紧器铺设系统(见图7);根据铺管塔架顶部导向结构,可将垂直铺设系统分为导向槽式(见图8)和导向轮式㊂图5 550t 倾斜式垂直铺设系统(S u b s e a 7公司)F i g .5 550t t i l t a b l e f l e x -l a y s ys t e m (S u b s e a 7)第2期陈晓东,等:深水柔性管垂直铺设系统技术现状及发展趋势㊃25 ㊃图6 75t 垂直铺设系统(M D L 公司)F i g .6 75t v e r t i c a l f l e x -l a y s y s t e m (M a r i t i m e D e v e l o pm e n t s)图7 340t 垂直铺设系统(S u b s e a 7公司)F i g .7 340t v e r t i c a l f l e x -l a y s ys t e m (S u b s e a 7)图8 150t 垂直铺设系统(O I 公司)F i g .8 150t v e r t i c a l f l e x -l a y s ys t e m (O c e a n I n s t a l l e r )垂直铺设系统可以是一个简单的系统,只包括张紧器和管卡;也可以是一个复杂的系统,包括张紧器㊁管卡㊁顶部吊机㊁管线对中装置㊁弃置回收系统㊁龙门吊㊁工作平台和拖拉绞车㊂国内首套深水垂直铺设系统(安装于海洋石油286船)如图9所示,系统构成包括结构塔架㊁1台325t 张紧器㊁1台400t 弃置回收绞车㊁1台100t 弃置回收备用绞车㊁360t 月池盖㊁1台路由张紧器㊁1台下弯管器㊁1台30t 起始绞车㊁3台10t 工作绞车㊁3台5t 工作绞车㊁塔顶导向装置㊁1台25t 塔顶吊机㊁2台塔底梁吊㊁1台30t 管缆定位器,以及液压动力站㊁全集成动力控制间㊁操作控制集装箱㊁照明系统㊁维修集装箱等㊂该套垂直铺设塔架结构总高度为39m ,宽为16m ,总重为940t㊂图9 垂直铺设系统构成( 海洋石油286船)F i g .9 C o m p o n e n t s o f v e r t i c a l l a y s ys t e m (H Y S Y 286v e s s e l )塔顶吊机用于辅助产品装载及产品附件等物品吊装;塔顶导向装置为一个旋转导向轮,用于柔性管导向;结构框架通过底部两个支撑腿和两个斜支柱保持垂直,采用销轴连接方式与船舶甲板固定;管缆定位器为夹钳式结构,用于产品与张紧器中心线对中;325t 张紧器为四履带张紧器,用于提供抱管能力;塔底梁吊安装于塔架底部,用于辅助甲板设备及产品附件等物品吊装;月池盖甲板承重能力为10t /m2,轨道带液压开启和关闭功能,抗海浪冲击能力为40k N /m2,可做工作平台使用,以安装柔性管附件;400t 弃置回收绞车系统含塔顶滑轮组路由系统,具备产品弃置和回收功能,以及在线结构物安装功能,满足最大3000m 水深工作要求;甲板辅助工作绞车包括:1台30t 产品初始化绞车,与塔顶吊机配合将产品装载至张紧器;2台10t ㊁3台5t 甲板工作绞车,用于产品导入㊁导出卷管盘及其他甲板作业㊂2.2 结构与布局特点2.2.1 结构集成复杂垂直铺设系统塔架是在高度方向上集成一体化的门式框架结构,以张紧器为中心部件,沿着甲板以上铺设管道路由中心线,向上或者向下搭载和集成相关铺管设备,实现柔性管及终端结构物的垂直安装功能㊂自上到下的设备为塔顶导向装置㊁管缆定位器㊁张紧器㊁月池盖等㊂塔顶吊机㊁弃置回收绞车系统以及塔底梁吊分布在塔架两侧㊂其余辅助设备如甲板导向槽㊁下弯管器㊁甲板绞车㊁储缆绞㊃26㊃海洋工程装备与技术第10卷车等,则根据铺设路由和铺管功能的要求合理分布在作业母船主甲板上㊂2.2.2功能匹配需求垂直铺设系统是一套融合了结构㊁机械㊁液压㊁电气等多个学科技术的海洋高端工程装备,根据购置方需求设计,以满足深水油气田开发需求㊂铺设水深和柔性管规格决定了张紧器设备最大夹紧力的需求,弃置回收绞车和月池盖则需相应匹配,其能力一般大于张紧器所能提供的夹紧力㊂张紧器的部署可以采用一套张紧器和一套临时悬挂抱卡的形式,也可以采用两套张紧器一用一备的方式,从而提供张紧器失效的应急预案㊂张紧器需要设计成两种模式:①工作模式,张紧器位于管道路由中心线上,抱紧柔性管提供夹紧力;②待机模式,张紧器位于管道路由之外,处于待机状态㊂另外,弃置回收绞车琵琶头和张紧器上边缘之间的竖向距离应满足大吨位索具部署和传递的要求,以实现柔性管末端的顺利下放㊂柔性管的弯曲半径决定了塔顶导向装置的半径需求,其余导向设备如甲板导向槽㊁下弯管器等也随之匹配㊂塔顶导向装置可以采用轮式或者槽式结构㊂轮式结构可以设计成液压摇摆的形式;槽式结构可以设计成模块化形式,便于更换㊂柔性管首末端结构的外形尺寸和重量决定了塔顶吊机吊装作业半径和起吊能力的需求㊂若作业母船配备了大型吊机,且其能力能够覆盖垂直铺设系统所在位置,则不必加装㊂一般塔顶吊机位于垂直铺设系统最高处,决定了整体塔架的高度㊂柔性管相关附件的外形尺寸和重量决定了塔底梁吊能力的需求㊂塔底梁吊作业半径应能覆盖张紧器下方工作平台,便于起吊和安装柔性管附属结构㊂塔底梁吊位于张紧器下方,距离月池盖或者作业母船主甲板的高度应大于柔性管附件及终端结构物的高度㊂2.2.3路由规划合理柔性管存储装置包括缆框式转盘㊁滚筒式转盘或者滚筒㊂柔性管从存储装置导出,经过导向设备或者工作台㊁塔顶导向装置㊁张紧器,以及位于工作平台或者月池盖附近的喇叭口入水㊂为了满足柔性管的铺设需求,必须从整个船舶主甲板空间考虑,基于管缆存储装置㊁月池㊁垂直铺设系统㊁船舶吊机以及其他辅助设备的位置,合理设计主甲板的铺管路由㊂为了有效控制柔性管形态,避免发生过弯,一般在主甲板设计路由的三维空间按照一定的方向和次序布置导向装置,如舱口处的半圆塔轮㊁甲板导向槽㊁导向弧板㊁下弯管器㊁塔顶导向装置㊁弧形挡板㊁管缆定位器等㊂在倒管作业期间,合理的倒管路由能够在保证倒管速度的前提下降低管道受损的风险;而在管道铺设期间,合理的作业设备布局和路由规划,能够有效提高施工作业的效率㊂2.2.4母船搭载协调垂直铺设作业母船主尺度趋于大型化,船长在122~207m,船宽在24~46m[3],船舶具备较大的装载能力;管线储量在400~9500t,配备100~900t 的主动升沉补偿吊机,铺管张力在90~650t,以满足深水垂直铺设的需要㊂垂直铺设系统整体重量和受风面积大,搭载在作业母船上,需要评估其在船的安装可行性㊂评估主要包括两个方面内容:①船舶稳性,需评估运输工况和铺设工况下的船舶稳性;②船体结构强度,需评估运输工况和铺设工况下的船舶总纵强度,同时需对诸如塔架结构基座支撑处㊁月池盖处㊁储存绞车基座处等位置的船体局部结构进行强度评估㊂垂直铺设系统一般会配备塔顶吊机,但是实际起吊能力较小,只能满足小吨位的首末端结构甲板操作㊂由于塔架在船舶的安装位置确定,并且塔架高度较高,因此对于作业母船吊机的位置㊁作业半径㊁实际钩头距离甲板的净高度有较高要求㊂2.3设计建造厂商目前,柔性管垂直铺设系统的设计方和建造方均为国外厂商,主要有豪氏威马公司㊁国民油井华高公司㊁荷兰皇家I H C公司㊁I M E C A公司等㊂以豪氏威马公司和I M E C A公司为主要供应商㊂豪氏威马公司[12]成立于1929年,总部位于荷兰斯希丹,最初主要进行钢结构的制造工作㊂1987年,与工程设计公司I T R E C合并,开启从概念设计到管道安装交付的自主创新之路㊂1996年,豪氏威马进军铺管市场并于1999年交付首台多功能铺管系统(安装于T e c h n i p公司的D e e p B l u e船上)和全球最大的J-l a y铺管塔(安装于S a i p e m7000船上)㊂2007年,位于中国漳州的生产基地正式投产;同年,豪氏威马的海底全套铺管系统获得荷兰海运设备协会颁发的海洋工程创新奖㊂2013年,豪氏威马交付了全球最大的(2000t)多功能铺管系统(客户H e e r e m a)㊂2017年,国内首套深水垂直软铺系统在豪氏威马漳州基地完成组装调试,作业母船为海第2期陈晓东,等:深水柔性管垂直铺设系统技术现状及发展趋势㊃27 ㊃洋石油工程股份有限公司的 海洋石油286船,如图10所示㊂在管道垂直铺设系统领域,豪氏威马公司的设计㊁制造能力位于世界前列,已成功交付了大量不同样式的垂直铺设系统,积累了从概念设计到设备交付运行等各方面的专业技术经验;能够根据客户需求量身定制,进一步研制出适合更深水域和处理大型管道终端设备的垂直铺设系统㊂图10 海洋石油286船325t 垂直铺设系统F i g .10 325t v e r t i c a l l a y s ys t e m f o r H Y S Y 286v e s s e l 国民油井华高公司是一家油气田钻探及生产设备和零部件制造商,也是全球最大的石油装备制造集团㊂该公司旗下的A m c l y d e N o r s o n E n g i n e e r i n g公司[13]设计并建造了一套张紧器能力为90t 的垂直铺设系统,如图11所示㊂该套系统最突出的优势是,模块化的设计能够使作业船舶在24~48小时内完成动复员工作㊂图11 国民油井华高公司90t 垂直铺设系统F i g .11 90t v e r t i c a l l a y s y s t e m (N O V c o m p a n y)荷兰皇家I H C 公司致力于专业海事领域的产品设计及制造的持续发展,是全球高效疏浚和采矿船舶及设备的市场领航者㊂该公司也提供垂直铺设系统[14],如图12所示,包括张紧器㊁塔架结构㊁导向装置㊁管道定位器㊁悬挂卡和工作平台,其他附属设备有存储转盘㊁甲板滑槽㊁张紧器和绞车㊂除了建造满足特定项目要求的定制系统外,还提供模块化租赁柔性铺设设备㊂2014年,I H C 公司[15]为S a p u r a 公司建造了两艘铺管船S a pu r a D i a m a n t e 和S a p u r a T o p a z i o ㊂通过为S a pu r a D i a m a n t e 建造550t 张紧能力的铺管塔,I H C 公司具备了垂直铺设系统的内部集成化能力㊂图12 荷兰皇家I H C 公司300t 垂直铺设系统F i g .12 300t v e r t i c a l l a y s y s t e m (R o y a l I H C c o m p a n y)I M E C A 公司成立于1946年,是一家法国公司,在核㊁航天㊁国防㊁铝㊁水电等行业起重㊁装卸设备的设计㊁制造㊁调试和维护方面一直处于领先地位㊂在过去的20年中,I M E C A 公司[16]开发了用于柔性管道㊁刚性管道㊁脐带缆的管缆铺设系统,如图13所示,其主要优势有:能够设计重心最低㊁重量最轻的铺设系统;最大抱管挤压能力超过200t /m ;铺设路由中心线的设备考虑最大开口,间隙可达2m和4m 直径㊂截至2016年[17],已为T e c h n i p 公司㊁S u b s e a 7公司㊁M C D e r m o t t 公司㊁T O P 公司和S a i pe m 公司等提供了9套垂直铺设系统㊂图13 法国I M E C A 公司垂直铺设系统F i g .13 V e r t i c a l l a y s y s t e m (I M E C A c o m p a n y)3 发展趋势及建议3.1 未来发展趋势结合国内外海上油气开发工程项目的需求,垂㊃28㊃海洋工程装备与技术第10卷直铺设系统的未来发展趋势总结如下: (1)模块化和可拆卸性随着柔性管铺设项目的增加,对普通工程船舶扩展柔性管铺设能力的需求正在逐渐增大,因而对于垂直铺设系统进行模块化设计成为一种趋势㊂(2)定制化由于不同作业船舶主尺度㊁甲板面积㊁承载能力㊁结构强度等性能不一,垂直铺设系统作为一种定制化的产品,需要船舶设计方㊁船舶使用方以及垂直铺设系统供应商三方充分的沟通和界面协调㊂(3)高性能随着海洋油气开采水深的增加,对于管道铺设系统的张力需求也迅速增大,垂直铺设系统的张紧器能力也越来越高㊂满足硬质管线和柔性管线铺设的多功能垂直铺设系统也是发展方向之一㊂(4)安全应急由于海上作业存在重大的风险,为了保证所铺设管道的安全,必须为垂直铺设系统的失效备有充分的安全应急预案㊂比如储缆盘失效,柔性管铺设需要立即停止,柔性管需要悬挂卡或由张紧器抱紧维持在原有位置;为了应对张紧器失效,垂直铺设系统设置两台张紧器,一用一备㊂3.2垂直铺设系统的国产化建议设计垂直铺设系统之时,应在充分了解作业母船能力的基础上,结合海上柔性管安装的特点和需求,合理规划铺设系统的设计参数,以达到作业母船和垂直铺设系统能力合理搭配㊂设计主要考虑两个方面:一是在安装船舶设计阶段,开展作业母船加装垂直铺设系统可行性评估,评估要考虑布置㊁稳性㊁结构㊁电气㊁控制㊁机械㊁液压等方面的要求,为垂直铺设系统预留做好界面设计;二是在垂直铺设系统设计阶段,组织安装单位和垂直铺设系统设计单位充分沟通,充分识别深水油气田开发的柔性管安装需求,以解决不同柔性管道的安装问题为核心,实现作业母船和垂直铺设系统功能的协调统一㊂为了实现垂直铺设系统的国产化,需要开展如下关键技术研究:①深水垂直铺设作业母船总体设计技术,以管道存储和垂直铺设两个核心功能为主,辅助设计吊机和水下机器人(R O V)功能,实现总体系统的设计和优化;②大吨位张紧器设计与制造技术,解决上位机系统设计㊁液压系统设计㊁伺服控制系统设计等难题,实现大吨位张紧器样机的研制和测试;③大吨位弃置回收绞车设计与制造技术,解决大吨位升沉补偿㊁张力控制系统设计等难题,实现深水绞车的研制;④垂直铺设系统一体化设计与制造技术,解决垂直铺设塔架结构设计㊁各组成设备选型设计㊁控制系统设计等难题,实现垂直铺设系统集成与研制㊂4结束语柔性管因其突出的优势在海洋油气开发项目中得到广泛应用,适用于深水柔性管铺设的垂直铺设系统在深水油气项目中的需求也大大增加㊂流花162深水油田和陵水172超深水气田的成功建设,标志着我国深水油气的开发技术突飞猛进㊂在这两个深水油气工程的柔性管缆铺设作业中,垂直铺设技术起到了至关重要的作用㊂目前,垂直铺设系统的设计及制造技术仍然被国外垄断,国产化任重而道远㊂本文总结了垂直铺设系统的分类及系统构成㊁结构与布局特点㊁设计建造厂商情况,并在此基础上分析了垂直铺设系统未来的发展趋势以及国产化建议,以期为我国自主发展垂直铺设系统装备提供有益参考㊂参考文献[1]郑杰馨.海洋非黏结性柔性管设计和分析的验证实验研究[D].大连:大连理工大学,2010.[2]高超,陈晓东,孙锟,等.柔性管道甩弯铺设分析[J].海洋工程装备与技术,2020,7(1):1320.[3]张印桐,梁富浩.基于柔性管线的F l e x-L a y铺管船的发展[J].船舶工程,2017,39(3):7782.[4]谢鹏,刘昊.海洋柔性管缆竖直铺设技术及其发展现状[J].海洋工程装备与技术,2019,6(6):771776.[5]高原.较深水柔性管缆铺设分析及安装技术研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2016.[6]侯静,高原,石锦坤,等.荔湾3-1气田深水脐带缆竖直铺设技术研究与应用[J].海洋工程,2018,36(5):134142. [7]孙国民,王辉,胡春红,等.深水R E E L型铺设关键装备和技术发展及展望[J].海洋工程装备与技术,2019,6(6):804809.[8]佚名.国内首套325吨深水垂直软铺系统完成安装调试[J].中国水运,2017,(7):78.[9]于文太,张忠林,梁学先,等.海底软管铺设系统设计与实验研究[J].机械设计与制造,2013,(12):2730. [10]穆永涛.软管铺设系统结构研究与动力学分析[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2018.[11]游小峰.深海柔性管道铺设系统动态特性分析与缩比实验研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2021.[12]豪氏威马公司简介[D B/O L].20220511.h t t p s://w w w.h u i s m a n e q u i p m e n t.c o m/c n/a b o u t_h u i s m a n/h i s t o r y.[13]N O V v e r t i c a l l a y s y s t e m V L S w i t h c o m p o n e n t s(90T)f o ro f f s h o r e r i g s a n d m a r i n e p i p e l a y i n g v e s s e l s[D B/O L].20220511.h t t p s://w w w.n o v.c o m/p r o d u c t s/o f f s h o r e-l a y-。

深海非粘结柔性立管简化模型数值分析及实验研究姜豪;杨和振;刘昊【摘要】A new simplified model is proposed for the analysis of deepwater unbonded flexible risers,in which the influence factors of flexiblerisers’tensile,torsion and rigidity are discussed. The unbonded flex⁃ible riser is suitable for rough deep-sea conditions due to its structural features,i.e. small rigidity,light in mass,strong corrosion resistance and anti-fatigue performance. However,the numerical simulation analy⁃sis of the unbonded flexible riser are confronted with a number of challenges resulted from its strong nonlin⁃ear characteristics in the friction and contact between different layers of the unbonded flexible riser. Thus, it is difficult to guarantee both accuracy and efficiency when evaluating an unbonded flexible riser model. Aiming at this problem,a new simplified model is proposed by employing a simplified beam and shell ele⁃ment model and considering the axial elastic modulus of the carcass and pressure armour. In order to vali⁃date the proposed model,the experimental data are compared with the numerical solution,and the results show that the simplified model does not only reduce the computation cost,but also agrees well with the ac⁃tual constitutive relation of the flexible riser.% 非粘结柔性立管具有弯曲刚度小、质量轻、耐腐蚀以及抗疲劳等特点，适用于深海恶劣的海况。

海洋平台海底管道立管防碰撞结构安装工艺摘要：通过研究海洋平台海底管道立管防碰撞结构的安装工艺，可以为海洋工程提供科学、高效和可行的解决方案，确保海洋平台的运行安全和可靠性。

同时，也能为相关领域的从业人员提供指导和参考，推动海洋平台的持续发展。

基于此，以下对海洋平台海底管道立管防碰撞结构安装工艺进行了探讨，以供参考。

关键词：海洋平台；海底管道立管；防碰撞结构；安装工艺引言在海洋平台的海底管道立管上安装防碰撞结构是为了保护立管免受外界因素的碰撞造成的损坏。

这是海洋工程中非常重要的一个环节，确保海洋平台运行安全和可靠。

本文旨在介绍海洋平台海底管道立管防碰撞结构的安装工艺。

1海洋平台海底管道立管防碰撞结构安装的重要性海洋平台海底管道立管防碰撞结构的安装具有重要的意义和价值，主要体现在以下几个方面：1.保护立管安全：立管是将海洋平台与海底管道相连接的重要组成部分。

由于海洋环境的复杂性以及船舶、浮标等外界因素的存在，立管容易受到碰撞和冲击的影响。

安装防碰撞结构能够有效地保护立管免受外界碰撞引起的损坏，确保立管的完整性和稳定性。

2.减轻船舶碰撞影响：海洋平台通常位于水深较浅的区域或者交通繁忙的航道附近，容易受到船舶碰撞的威胁。

立管作为海洋平台的重要设施，如果发生碰撞事故，不仅会对立管本身造成严重损坏，还可能导致海洋平台的安全问题和产量损失。

通过安装防碰撞结构，可以减轻船舶碰撞对海洋平台的冲击，避免或降低碰撞事件带来的风险和损失。

3.提高海洋平台的运行可靠性：海洋平台的运行稳定性对于油气开采、风能发电等海洋工程项目至关重要。

立管作为海洋平台与海底管道的重要连接部分，其安全性和可靠性直接影响整个平台的运行效率和安全性。

通过安装防碰撞结构，可以有效保护立管的完整性，降低运营风险，提高海洋平台的运行可靠性。

2海洋平台海底管道立管防碰撞结构安装问题分析在海洋平台海底管道立管防碰撞结构的安装过程中，可能会遇到一些问题和挑战，其中一些常见的问题包括：1.设计问题：防碰撞结构的设计需要考虑多个因素，如管道尺寸、土壤条件、海洋环境等。

深水开发的新型立管系统———钢悬链线立管(SCR )Ξ黄维平,李华军(中国海洋大学海岸与海洋工程研究所,山东青岛266071)摘　要:　1种全新的深水立管系统———钢悬链线立管(Steel Catenary Riser ,SCR )在墨西哥湾(G olf of Mexico )、坎普斯湾(Campos Basin )、北海(North Sea )和西非(West Africa )得到了成功应用。

它的适用水深为300～3000m ,且适用现有任何浮式结构,从浅水的固定式平台到极深水的浮式生产储运系统(FPSO )。

因此,它取代了传统的柔性立管和顶张力立管,成为深水油气开发的首选立管,被认为是深水立管系统的成本有效的解决方案。

关键词:　钢悬链线立管;深水立管;海底管线;深水开发中图法分类号:　TE851 文献标识码:　A 文章编号:　167225174(2006)052775207 近年来,深水开发中的油气勘探和开发活动大大增加,与前几年相比水深增加了1倍。

海洋工业正在更深的海域中建造生产系统,更多地采用新技术并较大程度地发展现有技术。

这是世界上海洋石油天然气工业发展的总趋势,如墨西哥湾、坎普斯湾、北海和西非。

随着水深的不断增加,深水开发的技术装备也不断面临新的挑战,海洋平台和立管系统在这一次次的挑战中得到了发展,从张力腿平台、单柱平台(S par )、半潜式平台发展到今天的浮式生产系统和浮式生产储运系统(FPSO )(见图1)。

由于这些平台在海洋环境(风、浪、流)的作用下具有不同的运动特征,因此,对连接海底管线和平台的立管系统也提出了不同的要求。

如浮式结构的二阶慢漂运动在极端海况时,其最大漂移量可达水深的6%～10%(张力腿平台和单柱平台),20%～30%(浮式生产系统或浮式生产储运系统)。

顶张力立管已经没有能力顺应这样大的浮体漂移。

而且,随着水深的增加,顶张力的补偿也变得越来越困难,更难以容纳浮体的升沉运动。

海底管道铺设工程施工中的施工方法与工艺技术创新随着全球海洋资源的开发利用日益深入，海底管道铺设工程已成为海洋工程领域中不可或缺的重要环节。

海底管道铺设工程的施工方法与工艺技术创新，对于提高工程质量、降低施工成本和保护海洋生态环境具有重要意义。

本文将介绍海底管道铺设工程施工中的一些新方法和技术创新。

首先，海底管道铺设工程施工中的水下作业技术创新是重要领域之一。

传统的海底管道铺设工程需要大型的施工船只和潜水员进行施工，在涉及深海施工的情况下，存在施工困难和人员安全隐患的问题。

近年来，随着机器人技术和遥控技术的发展，越来越多的无人机、遥控机器人和自动化设备被应用于海底管道铺设工程中。

这些技术的应用不仅提高了施工效率，还减少了人员的危险性。

例如，无人潜水器可以在深海中进行管道铺设和维护工作，有效降低了施工成本和人员损失。

其次，海底管道铺设工程施工中的材料技术创新也是一个重要方面。

传统的海底管道铺设工程通常使用金属材料，如钢管和铜管。

然而，金属材料存在着腐蚀和寿命较短的问题，在海洋环境中容易发生损坏。

为了解决这些问题，工程技术人员开始使用新型的高分子材料进行海底管道铺设工程。

这些高分子材料具有良好的耐腐蚀性、耐压性和耐磨性，能够更好地抵抗海洋环境的侵蚀，并延长管道的使用寿命。

此外，还有一些材料技术的创新，如阻燃材料的应用，可以提高管道的安全性能，减少火灾事故的发生。

另外，海底管道铺设工程施工中的施工方法创新也是一个重要的方面。

传统的海底管道铺设工程需要采用拖曳法和翻圈法进行管道铺设，这些方法存在运输和安装困难的问题。

为了解决这些问题，一些新的施工方法被提出并得到应用。

例如，泵送法和喷射法可以将管道直接泵送或喷射到目标位置，避免了传统方法中的运输和安装问题。

此外，还有一些施工方法的创新，如定向钻孔法和水下隧道法，可以在无需开挖大型沟槽的情况下完成管道铺设工作，大大减少了施工工程的破坏和环境污染。

此外，海底管道铺设工程施工中的工艺技术创新也是不可忽视的方面。

深海立管相关配套系统和设备研发建设方案一、实施背景随着全球能源需求的日益增长，海洋石油和天然气的开发逐渐向深海区域进军。

深海立管作为连接海底设备和海面设施的关键结构，对于保障深海油气开采具有举足轻重的作用。

然而，当前我国深海立管相关配套系统和设备的技术研发与建设尚处于初级阶段，亟待提升技术水平和创新能力，以满足国家能源战略的需求。

二、工作原理深海立管配套系统和设备研发建设方案的核心是构建一套综合的立管系统，包括：立管、重型管道、管道支撑、密封装置等。

立管主要负责支撑和保护管道，重型管道则负责运输油气，管道支撑确保管道在海底的稳定性，密封装置则能有效地防止海水和油气混合，防止环境污染。

三、实施计划步骤1.开展技术研究：组织专业团队对深海立管相关配套系统和设备进行技术攻关，包括材料科学、机械设计、液压控制等领域。

2.设计与开发：依据技术研究结果，进行设备设计和开发，构建出完整的深海立管系统。

3.实验室测试：在实验室中对系统进行模拟测试，验证其性能和可靠性。

4.现场试验：在合适的海域进行现场试验，验证系统的实际运行效果。

5.优化改进：根据测试和试验结果，对系统进行优化改进，提高系统的稳定性和可靠性。

6.工业化推广：在完成优化改进后，进行工业化推广，满足深海油气开发的需求。

四、适用范围本研发建设方案适用于深海油气开发领域，包括但不限于海洋石油钻井平台、海洋天然气开采设施等。

同时，本方案还可为其他海洋工程领域提供技术支持和参考。

五、创新要点1.立管结构设计：采用新型材料和结构设计，提高立管的抗压能力和抗腐蚀性能，延长其使用寿命。

2.重型管道材料选择：选用高强度、耐腐蚀的材料，确保油气运输的稳定性和安全性。

3.密封装置优化：通过对密封装置的优化设计，提高其密封性能，减少泄漏的可能性。

4.智能化控制：引入先进的传感器和控制系统，实现对深海立管的实时监控和智能控制，提高系统的安全性和稳定性。

六、预期效果1.提高深海立管的稳定性和可靠性，减少事故发生率。

深海立管姿态监测的分布式光纤传感技术任鹏;申宇;李轩;周智【摘要】针对恶劣服役环境下深海立管水下姿态的不确定性与铺管过程中立管的大变形易损特性,提出基于分布式光纤应变传感的深海立管姿态在线监测方法.采用空间曲线重构算法处理立管表面获取的光纤应变信息,构建了集传感技术、信息处理、可视化输出于一体的立管姿态监测系统,通过柔性模型立管对监测方法的有效性进行了验证.结果表明,本方法能够有效跟踪模型立管的姿态变化,特别是针对模拟铺管过程的可视化效果良好;姿态监测数据与实际几何形态比较吻合,适合作为深海立管长期健康监测与完整性管理的潜在技术手段.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2014(029)002【总页数】7页(P26-32)【关键词】深海立管;姿态监测;分布式光纤传感;曲线重构算法【作者】任鹏;申宇;李轩;周智【作者单位】大连理工大学,辽宁大连116024;大连理工大学,辽宁大连116024;大连理工大学,辽宁大连116024;大连理工大学,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】P750 引言随着南海油气资源的开发逐步拓展到3 000m左右的深海，作为油气输送生命线的深海立管大量投入使用。

深海立管是具有几何大变形的柔性结构，由于上部平台位置变化、大尺度涡激运动和海床接触等复杂因素的影响，铺管作业等复杂工况下的水下姿态处于不确定状态；采取实时、有效的监测手段掌握深海立管的几何形态，及时进行状态评定，对于保障浮式平台的安全作业意义重大。

目前深海立管的水下姿态监测，主要依赖自容式数据记录器（logger）的倾角仪完成［1］；该监测方法容易受到传感器布设区段局部振动的干扰，数据的准确性受到质疑［2］。

Menegaldo等研发了能够沿立管爬行并装载惯性定位设备的水下机器人，利用机器人爬行轨迹得到立管的几何形态，并进行有限元分析验证［3］。

以上方法获取的立管姿态信息均基于后期的数据处理，难以实时监测。

深水海底管道S型铺管形态及施工工艺研究的开题报告
一、选题背景和意义
深海石油天然气资源开发是我国能源战略中重要的一环。

海底管道作为石油天然气运输的主要形式之一，具有高效率、低成本、无污染等特点，已被广泛应用。

然而，深海海底环境恶劣，管道铺设技术难度大，传统的直线式铺设方式已难以满足要求。

S 型铺管形态较直线式更具适应性，可以更好地适应深海海底地形的变化，因此成为人
们关注的研究方向。

二、研究目的和内容
本研究旨在探究S型海底管道的铺设形态及施工工艺，具体研究内容包括：（1）建立海底地形变化模型，确定最优的S型铺设形态；（2）分析不同材质的海底管道
的适应性和耐受性；（3）设计S型海底管道的施工方案，包括船舶选型、钢管加工、管道铺设等方面。

三、研究方法
本研究采用数值模拟方法，在Matlab、Ansys APDL等软件平台上构建海底地形
变化的数学模型，分析不同铺设形态下的应力、位移等力学特性，并对比分析不同材
质管道的适应性和耐受性。

同时，结合实地调查和文献资料，设计出最优的施工方案。

四、预期成果
本研究的预期成果主要包括：
（1）建立S型海底管道铺设形态的优化模型，提出可行的铺设方案；
（2）分析不同材质海底管道的适应性和耐受性，为管道选材提供指导；
（3）设计出S型管道施工方案，提高工程效率和安全性。

（4）提高海底管道工程设计和施工技术的水平，促进中国深海资源的开发。

新型深水立管提升系统设计及展望
朱晓环;李丽娜;罗超
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】描述了深水油气开发中立管安装工艺、关键技术和分析方法。

针对S型铺管船进行立管安装时存在的托管架难以靠近平台、张力转化复杂，水下操作多等难题，设计了一套全新的深水立管提升系统。

该系统适用于1500~3000m水深处钢质悬链线立管(SCR)的安装，实现了S型铺管船在铺管完成后即能直接进行安装立管，减少了大型船舶的动复员，有效节约了成本。

另外，这套深水立管提升系统通过改进也可用于安装其他管道上的结构物。

【总页数】8页(P181-188)
【作者】朱晓环;李丽娜;罗超
【作者单位】海洋石油工程股份有限公司，天津 300451;海洋石油工程股份有限公司，天津 300451;海洋石油工程股份有限公司，天津 300451
【正文语种】中文
【中图分类】U664.4
【相关文献】
1.深水钢悬链线立管触地区疲劳实验系统设计 [J], 段梦兰;胡知辉;曹静;赵天奉;房军
2.新型深水海洋输液立管涡激振动抑振装置试验研究 [J], 李朋;郭海燕;张莉;张永
波;王飞
3.深水开发的新型立管系统——钢悬链线立管(SCR) [J], 黄维平;李华军
4.深水钢悬链线立管悬挂系统设计研究 [J], 苑健康;黄钰;李旭;刘刚;张英
5.深水新型水下立管支撑平台研究 [J], 潘泽华;赵耀;严俊
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深水开发中的海底管道和海洋立管
宋儒鑫
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2002(043)0z1
【摘要】随着中国海洋石油天然气工业的发展,越来越多的油气资源在水深约500米的深水区被勘探和发现.不管用于处理的浮式装置采用什么类型,海底管道和海洋立管始终是海洋基础结构中的关键部分.本文探讨了在中国海域具有重大应用潜力的各种各样的管道和立管概念,重点论述了类型选择、工业标准、工程挑战、解决方案和海上安装.不同类型间进行了简单的对比,给出几个例子展示了所提出的概念.最后得出结论,某些管道和立管方案在中国的深水开发中是非常有潜力的和可行的.【总页数】14页(P238-251)
【作者】宋儒鑫
【作者单位】国际海洋工程师协会
【正文语种】中文
【中图分类】TE9
【相关文献】
1.深水开发中的海底管道和海洋立管 [J], 宋儒鑫
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4.“海洋油气用海底管道和海洋立管管线管”专题交流会 [J], 曹静
5.863计划海洋技术领域“南海深水油气资源勘探开发关键技术和装备”重大项目“深水海底管道铺设技术”课题通过验收 [J],
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