海底管道屈曲传播与止屈控制研究

深水海底管道的铺设问题是深水油气田开发的核心问题。深水海底管道在铺设过程中往往因初始缺陷或铺设过程中造成的局部凹陷而发生屈曲失稳。这种屈曲一旦在管道局部形成，将容易因外部静水压力作用而沿着管道纵向迅速传播，造成危害性较大的传播性屈曲，令管道整体结构失效。目前，我国在这方面的研究刚刚起步。本课题将基于深水管道铺设过程中的受力特点，建立轴力、弯矩和静水压联合作用下的管道屈曲模型，研究其承载力和椭圆化屈曲变形，进行局部屈曲和屈曲传播的理论分析；开发管道屈曲三维有限元分析模型，分析管道屈曲敏感性因素和屈曲传播趋势；开展不同径厚比、缺陷形式下的管道屈曲试验，验证理论和数值分析结果；由理论分析、数值分析和试验研究结果总结管道屈曲和屈曲传播规律，分析对比已有的各种止屈器的优缺点及适用范围，并对止屈器止屈效果影响因素、止屈器长度和间距选取原则、止屈器安装方法进行研究，从而设计出适应于不同水深环境的止屈器。

深水海底管道的铺设问题是深水油气田开发的核心问题。深水海底管道在铺设过程中往往因初始缺陷或铺设过程中造成的局部凹陷而发生屈曲失稳。这种屈曲一旦在管道局部形成，将容易因外部静水压力作用而沿着管道纵向迅速传播，造成危害性较大的传播性屈曲，令管道整体结构失效。目前，我国在这方面的研究刚刚起步。本课题将基于深水管道铺设过程中的受力特点，建立轴力、弯矩和静水压联合作用下的管道屈曲模型，研究其承载力和椭圆化屈曲变形，进行局部屈曲和屈曲传播的理论分析；开发管道屈曲三维有限元分析模型，分析管道屈曲敏感性因素和屈曲传播趋势；开展不同径厚比、缺陷形式下的管道屈曲试验，验证理论和数值分析结果；由理论分析、数值分析和试验研究结果总结管道屈曲和屈曲传播规律，分析对比已有的各种止屈器的优缺点及适用范围，并对止屈器止屈效果影响因素、止屈器长度和间距选取原则、止屈器安装方法进行研究，从而设计出适应于不同水深环境的止屈器。