摘 要

我国拥有富饶的海洋石油资源，基于对海洋油气的输入过程，海底管道属于重要的输送途径。作为海上油气输送的主要运输途径，海底管道有着稳定高效等优点，对海上油气田的开发起着至关重要的作用。但多变的海底环境和其他因素让海底管道不能一直处于稳定状态下运行，不稳定的海底环境导致管道时常出现各种情况的失效，海底管道是否安全被作为大家始终重视的问题。

本文通过对海底管道不同的工作环境分析和处于不同环境下的受力分析得出腐蚀、波流冲刷作用和海床运动为造成管道失效的环境因素。通过ansys软件对管道波浪力进行了具体的分析得出在波浪力作用下管道截面的应力分布，得出在较大的波浪力作用下管道内壁所受影响比外壁大。之后对比分析了三种不同的风险评价常用方法，参考半定量评价方法针对腐蚀和波流冲刷进行评估。

关键词：海底管道；管道失效；风险评估

Abstract

China has abundant offshore oil resources. Based on the import process of offshore oil and gas, submarine pipeline is an important transportation route.As the main transportation route of offshore oil and gas transportation, submarine pipeline has the advantages of stability and efficiency, which plays a crucial role in the development of offshore oil and gas fields.However, the changeable seabed environment and other factors make it impossible for the submarine pipeline to operate in a stable state all the time, and the unstable seabed environment often leads to the pipeline's failure in various situations. Therefore, the safety of the submarine pipeline has always been taken as an important issue.

In this paper, based on the analysis of different working environments and forces under different environments, this paper concludes that corrosion, wave current scour and sea-bed movement are the environmental factors that cause pipeline failure.Through ansys software, the stress distribution of pipeline section under the action of wave force is obtained. It is concluded that under the action of wave force, the inner wall of pipeline is more affected than the outer wall.Then, three different risk assessment methods are compared and analyzed, and a semi-quantitative method is selected to evaluate corrosion and wave current erosion.

Key Words: Submarine pipeline; Pipeline failure; The risk assessment

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外发展现状 2

1.3论文研究内容和技术路线 3

1.3.1研究基本内容 3

1.3.2海底管道失效机理 4

1.3.3海底管道风险评价方法 4

1.3.4研究目标 6

1.3.5技术路线 6

第2章 海底管道的影响因素分析 7

2.1海水腐蚀 7

2.2波浪、潮流和洋流 7

2.3海底地质环境 8

2.4自然灾害 8

第3章 海底管道受力分析 8

3.1考虑波浪下的管道受力分析 9

3.2基于ansys分析波浪力 10

3.3考虑不同地质状况下的受力分析 12

3.3.1液化土 12

3.3.2沙坡和沙脊 12

3.3.3海底滑坡 13

第4章 海底管道失效机理分析 13

4.1波浪作用下的失效 13

4.2地质环境造成的失效 14

4.3其他失效 14

第5章 深海管道风险评估 14

5.1风险评价常用方法 14

5.2海底管道腐蚀缺陷评估 16

5.2.1轴向腐蚀 16

5.2.2环向腐蚀 16

5.3波流冲刷作用下风险评估 17

第6章 总结 18

致谢 19

参考文献 20

第1章 绪论

1.1研究背景

我国海洋石油资源丰富。随着潮海、东海大型油气田的发现，我国海上油气开发进入快速发展时期。此前，钓鱼岛主权问题备受关注，因为其邻近海域的可采石油储量可能成为“第二中东”。海洋油气田研发范围不断拓展，海底管道属于海洋油气资源研发的重点。依靠管网运输原油到陆地拥有很高的经济利益。近年来，全国不同地区逐年铺建海底管道上千公里，管道运输作为海洋油气运输的主要方式，参考分析，国内海域拥有铺建的海底管道超出4千公里。伴随海洋研发工程的增进，海底管道的创建范围不断拓展^[1-2]。

国内一些海底油气输送管道与长输管道已使用超出10年。此类管道基于服务期间肯定会出现不同损伤，出现内部与外界的腐蚀，内压与其余外界载荷的综合作用的应力腐蚀与腐蚀疲劳，第三方机械损伤,以及自然环境,如台风、海流负荷与管道运行造成损伤等，此类原因会导致海底管道的运行年限^[3-6]。

海底管线属于海洋油气资源研发使用的支撑力量。它的安全性直接制约海洋石油行业进展与海洋物种的生存环境。基于对海底管线的装置，输送等海洋作业与其事故期间，不同的损伤与缺陷是必须的。损伤与缺陷的出现很大程度上减小了海洋石油管道的承担水平，对海底管道与海洋物种的环境安危造成威胁。

另外和陆地管线对比，海洋环境很繁复，出现众多不确定原因。工作条件比当地管道更严格，难以检测和维护。此外，由于海底管道工程的总成本较高，失败后的损失也较大。如若出现管道事故，一方面会导致很大的经济亏损，并且会导致海洋污染，影响近海活动，可能导致油气田停产。一方面对石油产业导致社会影响，同时制约大家的生活，另一方面对海洋环境构成破害。近几年墨西哥海域出现深水地平线爆炸^[7]位于澍海出现的油泄露事件，关于本地区环境造成很大制约。