聊聊浅谈超高温高压深海管道工程设计的挑战与对策

liukai · 发表于 2023-7-15 09:37:27

　　浅谈超高温高压深海管道工程设计的挑战与对策超高压管http://www.cnjfree.com/JFREE捷孚瑞超高压管品牌是一家自主研发、生产和销售用于高压管材应用领域的高新技术企业，涵盖超高压管、高压软管、中压软管和高压五金配件等；目前占地面积58000平方米,总投资达1.2亿元,配置全套产业园设施和国内领先的一站式高新技术企业综合生产基地。是超高压管生产的源头厂家、国产品牌授权代理代销，支持OEM/ODM定制。国产化工艺和管理理念，经过数年的研发和技术革新，在船泊清洗、工业清洗，汽车制造，船舶维修、通用机械等行业的超高压应用领域取得了不菲的业绩。

　　摘要：

　　随着国内外深海区域油气田资源的大力开发，

　　超高温高压管线的使用

　　正在逐渐增多，这些海底管道的介质温度接近

　　177

　　℃，水深最深达

　　3000m

　　，最大

　　操作压力高达

　　44.8

　　MPa

　　。这些工况参数都是海底管线设计所面临的严峻挑战。

　　为了应对这些复杂严峻的工况，能够进行热膨胀管理和基于极限状态设计的

　　“

　　管

　　中管

　　”

　　被广泛应用于超高温高压海底管道。本文根据国际先进成果和项目经验，

　　系统阐述了超高温高压工况下海底管道设计中的难点和较为成熟的解决方案，

　　为

　　国内深海管道工程设计提供了参考。

　　关键词：深水管道；超高温高压；海底管道；总体传热系数；管中管；热绝

　　缘

　　在国内外一些深海油田开发中，

　　海底管道工作压力温度不断攀升工作温度已

　　接近

　　177°

　　C

　　，

　　最大容许操作压力

　　（

　　MAOPs

　　）

　　达到

　　44.8 MPa

　　，

　　水深也深达

　　3000m

　　。

　　这些极限工况对海底管道的结构设计提出了新的要求和挑战，

　　在国际较为成熟的

　　项目中，

　　“

　　管中管

　　”

　　的结构型式得到了广泛的应用，在这种

　　“

　　管中管

　　”

　　的设计和材料

　　选择中存在许多难点和挑战

　　[1]

　　。该结构型式的海底管道在国内还鲜有应用，本

　　文根据国际先进成果和项目经验，

　　系统阐述了超高温高压海底管道设计中的难点

　　和较为成熟的解决方案。

　　1.

　　超高温高压海底管道设计的难点与挑战

　　对于超高温高压海底管道的设计有一系列难点和挑战

　　[2]

　　，主要的工程设计

　　难点列举如下：

　　（

　　1

　　）高压高温的设计工况。目前国际深海油气田开发工程中意见开始研究

　　高达

　　177°

　　C

　　的操作温度了。常规海底管道的基于应力的设计准则已经不再适用，

　　会导致管道厚度过大。

　　需要使用基于极限状态的设计标准进行分析，

　　同时分析所

　　采用的软件工具与设计标准规范的匹配性也是一个关键挑战。

　　目前国际常见的解

　　决方法是采用极限状态设计法。

　　（

　　2

　　）热量控制管理。高温会使管线产生很大的轴向载荷，从而导致管线发

　　生侧向屈曲或者隆起屈曲。其中不可控的侧向屈曲会使管线产生过大的塑性变

　　形，

　　导致局部屈曲，

　　或者由于操作期温度不断地升降而产生循环的疲劳破坏。

　　这

　　个问题可以通过采用热量控制管理理论并结合枕木或者浮力来克服。

　　（

　　3

　　）热力学性能设计。管道内部的热量流动问题是一个严峻挑战，主要是

　　为了确保管线内部介质能够保持在一定的温度之上，

　　以防蜡和形成水合物导致管

　　道堵塞。

　　这些热力学性能的要求和工作水深限制了常规湿式保温材料应用，

　　因此

　　管中管的结构型式成为了可行的解决方案。

　　（

　　4

　　）管中管结构中内管极限承载能力。内管设计的主要挑战是其在服役期