[發明專利]在役深海海底埋地管道地震-高壓載荷聯合加載試驗方法

有效

• 申請號: 201711129432.2
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN108007792B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 樊志遠;余建星;余楊;王華昆;王彩妹;劉曉強;李修波;譚玉娜;金成行
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01M7/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種在役深海海底埋地管道地震?高壓載荷聯合加載試驗方法，所采用的裝置包括艙體，艙體包括艙體主體(4)和艙蓋(3)；試驗管件(30)位于艙體主體內部，前端連接有高溫油輸入硬管(24)，其分別穿透管件前端法蘭(23)，經由前端法蘭橡膠隔層(22)、前端連接法蘭(21)和艙體前端法蘭(20)后，與艙蓋上的高溫油輸入孔(17)相連；在試驗管件(30)的外部固定有管土作動筒(26)，其上設有數據線穿出孔(29)。試驗方法：關閉排水孔，利用進水孔向艙體內部注水，待注水完畢，靜置一定時間，待管土作動筒內部土體為飽和水狀態后，利用外部高溫油設備，經由高溫油輸入孔向試驗管件內部注入高溫油，并通過高溫油輸出孔輸出至高溫油設備。

技術領域

本發明提供一種深海在役埋地管道地震—高壓聯合加載試驗裝置，利用該裝置，可以實現埋地管道同時受到高壓及地震載荷的聯合作用，可以近似模擬海底埋地管道在服役期間受到地震及海底地質災害的作用，實現對在役海底埋地管道的安全評估。

技術背景

能源安全和世界經濟的核心競爭力越來越依賴于對海洋資源的利用的和開發程度上，我國南海油氣儲量巨大，且大量為清潔能源，開采價值巨大。近些年來，我國在深海領域油氣開發領域取得了長足的進步，在淺海領域積累了大量的經驗。但在深海領域，尤其在我國南海領域，由于其環境復雜多變，且海底多地質災害，使得油氣開采難度驟然提升，涉及關鍵核心技術亟待解決。

深海輸油管線在深海油氣開發項目投資比重巨大，其設計建造及相關技術是深海油氣資源開發的關鍵。輸油管線作為海洋油氣資源的生命線，其安全運行是深海油氣資源得到有效利用的重要保障。為保證油氣輸送管道的在位穩定性，工程實際中大多對油氣輸送管道采取埋設處理，其在運營過程中會受到高壓、高溫內流和地震載荷的作用，而南海由于其特殊的地理位置和地質條件，使得地震載荷成為埋地管道的主要控制載荷，所有的深海油氣輸送管道必須經過動載核算及試驗驗證，但由于其特殊的埋地環境，試驗過程中需要同時施加高壓—動載聯合載荷，同時慮及管土耦合作用，一直以來是學界難題。

國內外的大量研究成果都表明，通過比例近似等相關原則，縮比尺試驗結果可作為實際設計的參考標準。現今國內外在深海油氣管道復合加載試驗方法上存在的不足之處主要有：

1.在極限載荷研究方面，國內外大都通過建造專用壓力設備開展試驗，能夠模擬的外部載荷單一，主要是在水壓作用下的軸向力或彎矩對海底管道力學性能的影響，不能夠實現在多種載荷聯合作用下的局部穩定性試驗，且在試驗過程中不能考慮管土耦合相互作用；

2.埋地管道如考慮管土耦合作用的同時，施加地震載荷，國內外相關設備只能在常壓下或淺水環境下開展類似試驗，不能模擬深海管道所受到的高壓載荷；

3.國內外相關裝置不能夠實現在高水壓作用下，同時動力載荷，進行高壓下的深海油氣輸送管道的動力測試試驗。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供可以模擬在役深海埋地管道地震—高壓聯合加載的試驗方法。本發明引入了管土耦合作用，高溫內流作用，外部高水壓以及地震載荷，可以實現高溫內流、外部高水壓以及地震載荷聯合加載。本發明的技術方案如下：

一種在役深海海底埋地管道地震-高壓載荷聯合加載試驗方法，所采用的裝置包括艙體，艙體包括艙體主體(4)和艙蓋(3)；

艙體設置有若干開孔，包括數據采集孔(6)，加壓孔(7)，垂向激震施加孔(8)，側向激震施加孔(11)，底部開孔(10)，側向開孔(13)，進水孔(14)，排水孔(15)，高溫油輸入孔(17)和高溫油輸出孔(16)；在垂向激震施加孔(8)和側向激震施加孔(11)處安裝有激震裝置，用于對管件徑向施加振動載荷；