航道区碎石层对霍尔锚落锚条件下海底管道防护效果研究

作     者：王懿 黄俊 李丽伟 邓卓远 顾雨晨 WANG Yi;HUANG Jun;LI Liwei;DENG Zhuoyuan;GU Yuchen

作者机构：中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院北京102249 中海油研究总院有限责任公司北京100028 

出 版 物：《海洋工程》 (The Ocean Engineering)

年 卷 期：2024年第42卷第3期

页      面：179-189页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082003[工学-油气储运工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：中海油科研项目(CCL2021RCPS0187PSN) 

主　　题：海底管道 霍尔锚 落锚撞击 碎石防护 光滑粒子流体动力学法 

摘      要：航道中船舶抛锚作业使海底管道可能受意外撞击,造成管道局部损伤甚至失效,进而对油气生产安全和生态环境等造成重大危害。采用碎石层防护是航道区等海域海底管道最常用的防护手段。首先基于大比尺落锚模型试验,观测了霍尔锚下落贯入碎石的3个阶段及其贯入过程中管道的应力应变状态。通过建立光滑粒子流体动力学法(SPH)和有限元法(FEM)耦合的数值模型,针对实际不同吨位通航船舶常用的霍尔锚,研究了其贯入碎石层深度及埋设管道受力和凹陷变形规律。最后分析了不同锚质量、碎石层形状和厚度等因素下埋设管道的响应规律。结果表明:采用暗埋式碎石防护层有利于撞击能量吸收,能更好地防护海底管道受损;且采用3m以上碎石防护层能有效保护海底管道抵抗各类实际常见霍尔锚的撞击损伤。