[發(fā)明專利]覆蓋海底管道的碎石結(jié)構(gòu)抗拖錨模型的試驗方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410364985.6
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104089755A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘文軍;孫國民;劉志剛;閆澍旺;李慶;馬坤明;雷震名;馮現(xiàn)洪;何楊;楊琥;孫立強(qiáng);李林安;熊海榮;郎一鳴;楊偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油總公司;海洋石油工程股份有限公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N3/00;G09B25/00
• 代理公司: 天津三元專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 12203
• 代理人: 高鳳榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模擬試驗方法，尤其涉及一種對海底管道起保護(hù)作用的覆蓋海底管道的碎石結(jié)構(gòu)抗拖錨模型的試驗方法。

背景技術(shù)

海底管道作為輸送石油、天然氣、水、化學(xué)物質(zhì)和一些其他的特殊氣液體的通道，被視為海洋油氣資源開發(fā)、運輸?shù)纳€。

隨著我國海洋石油、天然氣的不斷開發(fā)，逐漸呈現(xiàn)出油氣田周邊海事活動頻繁，并瀕臨航道、航路、錨地等高風(fēng)險區(qū)域。通航船舶意外事件、緊急拋錨以及船舶走錨等，將對穿越航道的海底管道形成巨大的破壞風(fēng)險，管道的安全運營將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。能否保證穿越航道的海底管道的安全性事關(guān)整個油氣田開發(fā)的成敗。

為了防止此類風(fēng)險，在海底管道的安全性評估方面，最常用的方法就是DNV(挪威船級社)推薦的方法。DNV(挪威船級社)提出了一種在事故性外荷作用下，海底管道保護(hù)的風(fēng)險評估方法，對于海底管道受損壞程度、選擇性保護(hù)措施、損壞頻率和結(jié)果評估都提出了建議。然而，面對拖錨對海底管道的安全性影響，DNV(挪威船級社)或者其他海洋工程規(guī)范，并未給出相應(yīng)的試驗方法。

現(xiàn)在通常的做法是：在埋設(shè)管道的溝槽中，采用碎石填埋覆蓋在管道上面，以形成碎石保護(hù)結(jié)構(gòu)。但，對于這種結(jié)構(gòu)對海底管道的保護(hù)機(jī)理和保護(hù)效果研究較少。

隨著逐漸涌現(xiàn)出的一些需跨越大型航道的海底管道工程項目，通航船舶的噸位在15萬噸級以上，其攜帶的錨的重量大于20.4噸甚至達(dá)到35噸。工程界已有的“抗拖錨試驗”已經(jīng)不能滿足要求，無法覆蓋此類工程實際。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點，而提供一種覆蓋海底管道的碎石結(jié)構(gòu)抗拖錨模型的試驗方法，其通過對不同比尺的錨、不同形狀的保護(hù)結(jié)構(gòu)、不同級配的碎石形成的保護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型試驗，搞清碎石結(jié)構(gòu)對海底管道的保護(hù)機(jī)理，能夠達(dá)到施工質(zhì)量和保護(hù)海底管道不受拖錨危害的要求，解決了重量大于20.4噸錨的抗拖問題；為海底管道保護(hù)結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和厚度提供了設(shè)計的參考和依據(jù)。

本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種覆蓋海底管道的碎石結(jié)構(gòu)抗拖錨模型的試驗方法，其特征在于：采用以下試驗步驟：

第一步：啟動加載裝置給試驗錨模型加載，試驗錨模型在受到加載裝置的持續(xù)水平外力作用下，沿水平力方向開始運動；

第二步：試驗錨模型在地基土中被拖動的過程，也是試驗錨模型的抓底過程，此時，試驗錨模型的錨桿在錨鏈的拉力的拖引下，錨爪向下張開，并插入地基土中，僅保持有限的抓力；

第三步：在試驗錨模型被拖動時，隨著錨爪插入地基土深度的增加，抓力也猛增，在試驗錨模型被拖動5—6倍錨長的距離時，達(dá)到最大值，此時，該抓力稱為最大錨爪力或走錨抓力；

第四步：若最大試驗錨模型的錨抓力大于當(dāng)時作用于試驗錨模型的外力時，則試驗錨模型的錨爪姿態(tài)穩(wěn)定；當(dāng)試驗錨模型遇到碎石保護(hù)結(jié)構(gòu)時，試驗錨模型提供的被動土壓力過大，并且，超過最大錨抓力時，則試驗錨模型被拖動；在拖動過程中，試驗錨模型的錨抓力減小；

第五步：在試驗錨模型的錨抓力減小，試驗錨模型以錨桿為軸轉(zhuǎn)動的同時，兩錨爪所受底土的作用力不等，造成試驗錨模型錯抓底姿態(tài)失衡，最終錨爪翻轉(zhuǎn)，抓力大大減小。

為實現(xiàn)上述方法所采用的一種覆蓋海底管道的碎石結(jié)構(gòu)抗拖錨模型的試驗裝置，其特征在于：包括：一試驗槽、加載裝置和數(shù)據(jù)采集裝置；其中，試驗槽中依次放置地基土、海底管道、碎石保護(hù)結(jié)構(gòu)及放置在海底管道底部地基土中的試驗錨模型；該試驗錨模型分別與加載裝置數(shù)據(jù)采集裝置相連。

所述加載裝置由動力設(shè)備及與動力設(shè)備連接的鋼絲繩組成，鋼絲繩與試驗錨模型相連，用于為試驗錨模型提供拉力。

所述試驗槽的槽壁為鋼化玻璃。

所述數(shù)據(jù)采集裝置包括：用于測量試驗錨模型拖力的拉力傳感器、非接觸式全場應(yīng)變儀及3D位移測量儀；其中，拉力傳感器、非接觸式全場應(yīng)變及3D位移測量儀分別與計算機(jī)采集裝置相連接。

所述碎石保護(hù)結(jié)構(gòu)的高度為：600mm，底部寬度為：500mm，在拖錨一側(cè)的坡度為：1:3，另一側(cè)為：1:0.6。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案，其通過對不同比尺的錨、不同形狀的保護(hù)結(jié)構(gòu)、不同級配的碎石形成的保護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型試驗，搞清碎石結(jié)構(gòu)對海底管道的保護(hù)機(jī)理，能夠達(dá)到施工質(zhì)量和保護(hù)海底管道不受拖錨危害的要求，解決了重量大于20.4噸錨的抗拖問題；為海底管道保護(hù)結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和厚度提供了設(shè)計的參考和依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明局部立面布置示意圖。

圖2為本發(fā)明局部立面剖面布置示意圖。