【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋油气生产风险管理领域,特别涉及一种海底悬跨管道开挖治理模型确定方法。
技术介绍
在海洋油气开采和集输过程中,海底管道是最重要的油气输运设备,不可避免地将经过海底地形崎岖区域。此时海管将出现严重的悬跨现象,威胁管道安全。一种有效消除悬跨的方法是开挖治理。开挖治理虽能有效消除危险悬跨并在一定程度上阻止二次悬跨的出现。但是现有开挖治理模型不能综合考虑开挖治理前后悬跨管道与底床间的动态相互作用过程,所以设计的开挖治理方案往往并非最优方案。因此,需要一种可结合管道力学分析和管土动态接触算法的管道开挖治理模型,以更便捷地进行开挖治理方案设计,并提高治理方案的有效性与科学性。
技术实现思路
本专利技术的目的是:提供一种海底悬跨管道开挖治理模型确定方法,以便在悬跨开挖治理的设计或施工阶段复现开挖治理前悬跨管道的位形和内力分布,同时预测开挖治理后悬跨管道的位形和内力分布,从而提高悬跨海管开挖治理的有效性和科学性。本专利技术的技术方案是:一种海底悬跨管道开挖治理模型确定方法,包括以下步骤:步骤一:依据调查数据,确定悬跨状态,包括悬跨起点、终点、管道位形和地形沿路由的高程分布,确定悬跨管道沿程的底床沙质情况,包括沙质级配、比重和内摩擦角;步骤二:依据设计和施工文件,确定管道截面参数和内外腐蚀情况,并据此计算管道截面刚度参数;步骤三:建立基于向量式有限元的动态管土相互作用模型,包括:1)设置每个向量式有限元结点的土反力初始值;2)计算每一单元内力,求和得到每个结点在当前变形状态下的受力,即相邻单元对本结点的作用力;3)判断管土是否接触或分离,若管土接触,计算土体对 ...
【技术保护点】
一种海底悬跨管道开挖治理模型确定方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:依据调查数据,确定悬跨状态,包括:确定悬跨起点、终点、管道位形和地形沿路由的高程分布,确定悬跨管道沿程的底床沙质级配、比重和内摩擦角;步骤二:依据设计和施工文件,确定管道截面参数和内外腐蚀情况,并据此计算管道截面刚度参数;步骤三:建立基于向量式有限元的动态管土相互作用模型;步骤四:确定悬跨段管道残余张力估计值;步骤五:由向量式有限元动态管土相互作用模型重现悬跨管道开挖治理前的状态,得到悬跨管道开挖治理前的位形和内力分布;步骤六:由向量式有限元动态管土相互作用模型预测开挖治理后管道的位形和内力状态。
【技术特征摘要】
1.一种海底悬跨管道开挖治理模型确定方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:依据调查数据,确定悬跨状态,包括:确定悬跨起点、终点、管道位形和地形沿路由的高程分布,确定悬跨管道沿程的底床沙质级配、比重和内摩擦角;步骤二:依据设计和施工文件,确定管道截面参数和内外腐蚀情况,并据此计算管道截面刚度参数;步骤三:建立基于向量式有限元的动态管土相互作用模型;步骤四:确定悬跨段管道残余张力估计值;步骤五:由向量式有限元动态管土相互作用模型重现悬跨管道开挖治理前的状态,得到悬跨管道开挖治理前的位形和内力分布;步骤六:由向量式有限元动态管土相互作用模型预测开挖治理后管道的位形和内力状态。2.如权利要求1所述的一种海底悬跨管道开挖治理模型确定方法,其特征在于,所述步骤三中,向量式有限元的动态管土相互作用模型求解时的循环步骤包括:a.设置每个向量式有限元结点的土反力初始值;b.计算每一单元内力,求和得到每个结点在当前变形状态下的受力,即相邻单元对本结点的作用力;c.判断管土是否接触或分离,若管土接触,计算土体对结点的作用力,否则本结点土体作用力为零;d.得到结点不平衡力,包括内力、重力以及土体作用力;e.根据牛顿第二定律计算本时间步结点位移,更新结点位置,返回步骤b。3.如权利要求1所述的一种海底悬跨管道开挖治理模型确定方法,其特征在于,所述步骤四中,确定悬跨段管道残余张力的步骤包括:a.将管道平直放置于底床上方...
【专利技术属性】
技术研发人员:许雷阁,林缅,
申请(专利权)人:中国科学院力学研究所,
类型:发明
国别省市:北京;11
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