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2001-07-29

平湖油气田10“海底输油管线物理模型试验报告

Filed under: 研究成果 — cjk3d @ 09:05

1 前言
东海平湖油气田工程是国家重点开发项目,也是上海市”九五”期间十大基础建设项目之一。油气田位于上海市东南方向东海大陆架上,距上海市区约400km,天然气和原油分别通过2条长度为366.8km和303km的海底管线输送至上海芦潮港和浙江岱山登陆,工程于1998年底建成并投产,1999年4月开始向上海浦东地区供气。10″海底输油管线于1998年10月完工,管道工程施工过程中不同区段施工方法不同,KP0.156~KP3.0区段挖沟埋管后沿管线路由进行了抛石回填保护。其中KP0.156~KP2.69段在埋管同时采用抛石回填保护,KP2.69以外区域经后挖沟埋管后由自然回淤盖复。因此抛石段的实际石块厚度不等,石块突出原海床面高度不等。1999年6月前现场探查,发现在抛石段前端(KP2.6~KP2.84)出现局部冲刷现象,随后即采用碎石填埋和沙肋排覆盖保护措施进行补救。2000年10月15日和11月14日分别在KP2.615和KP2.314连续发生管道断裂事故,导致正常生产被迫停止,造成重大经济损失。据探测埋设管线的海床发生剧烈不均匀冲刷,造成局部管线长期悬架,在强劲的海洋动力作用下,输油管疲劳断裂。
目前,不仅原管线路由两侧冲刷地形十分复杂,而且已影响邻近区域的稳定性。在这种情况下,有限的水文测验资料尚难以分析该地区的流场变化,对预测海床的进一步变化有一定局限性。
受中海石油(中国)有限公司平湖油气田海上生产作业项目组委托,由南京水利科学研究院就委托方的平湖油气田10″海底输油管线近岸段进行物理模型试验,在以往研究的基础上,进一步研究流场及海床的变化趋势,为输油管线修复工程方案提供技术论证。
就委托方提出的工作内容和要求,在分析委托方提供的现场资料的基础上,根据模型试验的功能,本次试验采用潮流模型。岱山海域近岸段地形、流场极其复杂,除潮流作用外,在近岸的浅水区,风浪的作用也非常强烈,但由于缺乏风浪的实测水文资料,与潮流作用的周期性、长期性相比,风浪作为偶发因素,在本次模型试验中并未进行考虑。这一点也受限于现有的模型试验的水平。
物模试验分两个阶段进行:第一阶段为定床模型试验,在相似的模型上广泛测取流场资料,了解流场的基本特征,定性分析工程附近海床的变化原因;第二阶段为动床模型试验,验证在原路由两侧冲刷地形形成的条件下,邻近区域海床的冲淤变化,进而预测新路由上管线铺设后海床的变化趋势,可能的冲刷范围和深度,并由此提出为保护新管线安全的工程措施。
物理模型试验的研究工作是根据中华人民共和国行业标准《海岸与河口泥沙模拟技术规程》(JTJ/T 233-98)进行的。南京水利科学研究院具有相关行业的甲级咨询资质,并已通过ISO9002技术体系认证,试验规程科学、严谨,所用仪器设备准确、可靠,试验结果可信。
本报告是在按时完成合同要求的试验任务的基础上,根据定床和动床试验结果综合整理而成的。

 

8 结论
1.后沙洋海湾及其临近区域的稳定性,主要受制于近海潮汐和波浪的作用及周边的来沙条件。该海域的潮汐水流不受陆地径流的影响,各种潮汐不等现象变化缓慢。波浪作为间隙性动力,即便经过一次强浪过程,床面冲淤幅度通常在0.5m之内,随后又会在不长的时间内恢复平衡。所以在1997年以前,海床的相对稳定性较好。
2.10输油管线由于设计采用抛石回填护管方案使管线附近海床发生强烈冲刷。再加上沿管线的冲刷不均匀,局部管线下海床冲刷掏空,使管线悬架,最终导致管道断裂。动床试验结果表明,管线两侧经过几年来的冲刷后,已处于相对稳定状态,KP2.7两侧-20m冲刷坑会略有发展。
3.后沙洋海湾-5m等深线以内的海床由于受到两侧岬角掩护,相对稳定性好。-15m以外海床也相对比较稳定。2001年1月原管线修复工程完成后,在原路由KP1.8~KP2.2以北发生小范围冲刷,-10m及-15m等深线向北延伸,最大冲刷深度超过5m,新路由KP1.7处冲刷深度约3m左右。定床测流资料表明,该区域底部涨潮流速极强,且大于落潮流速,这是造成近期发生冲刷的重要原因。-5m~-15m之间海域由于潮流较强,还在继续调整,但总体来说,冲刷幅度并不会太大,局部地区稍有淤积。
4.沿新管线KP1.4至岸边的挖槽段在潮流作用下回淤速度较慢,根据其它地区的经验,类似的浅挖槽在波浪作用下,回淤速率极快。KP1.4~KP3.1的直线段大约需2个月左右就能自然淤平。但是由于该段属于强潮流区,建议施工过程中工程船舶不宜在同一位置停留太久,否则将会引起对海床的局部扰动,从而造成冲刷。KP3.1的垂直段回淤速率相对较慢,约需6个月左右可自然淤平。
5.新管线位于原10D管线北侧874m的平行断面上,此区域相对比较稳定,多年来冲淤幅度不大。10D管线KP1.9北侧-10m冲刷坑略有推进,稻蓬礁外围-15m线也会继续向南延伸与10D管线北侧的-15m冲刷坑贯通,但是该区域原来的水深都在-14m以上,因此冲刷深度不会太大。
6.据动床试验预测,新管线路由断面今后的冲淤幅度不会超过3m。如能在新管线设计中采取挖槽3m埋管,则不需采取任何护管工程措施,就能保证输油管道的安全。

2001-07-28

业主参观平湖油气田模型

Filed under: 研究成果 — cjk3d @ 03:58

业主来参观平湖油气田模型

这个模型是第一个从头到尾全程参与的模型

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