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深海海底管線卷管式鋪設關鍵技術

成果與項目的背景及主要用途：海底油氣資源開采包括探油、采油、運輸等三大環(huán)節(jié)，海底管線是油氣運輸重要手段，目前深遠海海底管線的鋪設技術是制約我國深遠海油氣資源開采利用的關鍵瓶頸之一。海底管道是深水油氣田開發(fā)工程建設的一個重要組成部分，須采用深水鋪管作業(yè)船及船載鋪管設備進行安裝。目前國內還不具備該類工程船舶的設計能力，深水海底管道鋪設技術的研究也剛剛起步，現有工程設計能力、設備狀況和作業(yè) 能力等都不能滿足我國開發(fā)深海油氣資源的戰(zhàn)略發(fā)展要求。因此，對深水海底管道鋪設技術的研究是非常必要的，也符合我國石油工業(yè)向深海進軍的戰(zhàn)略要求。卷管式鋪管法是一種在陸地預制場地將管道接長，卷在專用滾筒上，然后送到海上進行鋪設的方法。卷管式鋪管法鋪設效率高、費用低、可連續(xù)鋪設、作業(yè) 風險小。卷管式鋪管船既可以用于深海，也可用于淺海，但是管道直徑不宜過大。一般而言，因受自身承應力的限制，用于卷管式鋪管的而言，因受自身承應力的限制，用于卷管式鋪管的鋼質管管徑最大不能超過 406.4 mm。隨著技術的進步，目前已有少數卷管式鋪管船突破了這個限制。國內尚沒有自主開發(fā)的卷管式鋪管系統(tǒng)，由于核心技術的封鎖，必須走消化吸收、自主研發(fā)的道路。在缺乏設計技術資料的情況下，開展實驗室模擬試驗工作，有助于更好地了解卷管式鋪管過程，甄別核心影響因素，為自主設計研發(fā)卷管式鋪管系統(tǒng)提供科學依據。技術原理與工藝流程簡介： 1、開發(fā)大型的整管彎管模擬裝置，能實現多次反復彎曲，建立管道反復彎曲大變形能力的測試方法； 2、研究確定大變形管道的焊接方法，開發(fā)高效焊接工藝； 3、研究管道焊接無損檢測技術；天津大學科技成果選編 4、研究大變形焊接管道的性能評價方法，建立基于應變的工程臨界評估技術。針對深海油氣輸送管道“卷管式”鋪設，技術成果形成集焊接、檢驗、安全性評估為體系的大變形管道成套高效焊接解決方案。卷管式鋪管法鋪管效率高，費用低；適合于深水區(qū)域的管道鋪設；卷管最大管徑為 457.2mm，最大作業(yè)水深可達 1800m。卷管式鋪管法首先在陸地上焊接管段，然后通過管道矯直器將管線造彎，并卷繞在專用滾筒上，裝到鋪管船上運至安裝海域進行管道鋪設。在鋪設過程中，在張力作用下管線經過解繞、拉直，然后被送入海中。鋪設流程：陸地焊接接長管道；造彎，卷繞到專用卷筒上，上船固定；解繞回彈；彎曲，進入穿串裝置；拉直；J 型方式入海；海底著陸。在整個鋪管流程中，管道經歷了彎曲—回彈—彎曲—拉直的反復大變形過程，會導致環(huán)焊縫中的焊縫金屬和熔合線在安裝和運行過程中發(fā)生開裂，為確保管道卷繞過程中的完整性，需要解決以下關鍵問題：材料、焊接、工程臨界設計與評估（ECA）、裝備。技術水平及專利與獲獎情況：南海深水油氣資源的開發(fā)迫切需要我國發(fā)展卷管鋪設技術，而卷管鋪設過程中管道承受的反復大的塑性變形對管道環(huán)焊縫的性能造成不利的影響，發(fā)展卷管鋪設技術必須解決管道的焊接和焊縫性能評價等問題。針對深海油氣輸送管道 “卷管式”鋪設，開發(fā)了整管彎曲裝置，實現多次反復彎曲，模擬管道卷管式鋪管過程所經歷的循環(huán)塑性變形，確定管道的能承受的臨界曲率半徑；建立管道抵抗反復彎曲大變形能力的測試方法，形成彎管試驗技術。建立基于應變的焊接管道工程臨界評估（ECA）技術。應用前景分析及效益預測：目前，我國近淺海油氣資源的開采已經接近飽和，開發(fā)深遠海油氣資源是必然的趨勢，南海油氣資源開采符合國家戰(zhàn)略需求。項目實施可為我國開發(fā)南海深海油氣資源奠定技術基礎，大大提高我國在海洋裝備制造業(yè)的國際競爭力。合作方式及條件：具體面議。 132天津大學科技成果選編 2 近岸港口工程 3 海洋島礁生態(tài)人居系統(tǒng) 4 海洋島礁功能系統(tǒng) 5 海洋島礁供水系統(tǒng) 6 人工海岸污染控制與生態(tài)構建技術 7 濱海區(qū)域污染生態(tài)修復技術

天津大學 2021-04-11

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