水下基礎(chǔ)沖刷模型試驗分析研究.pdf

1、水下生產(chǎn)系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)、高效開發(fā)邊際、深海油氣田的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前水下生產(chǎn)系統(tǒng)在國外已較為成熟、經(jīng)過了大量工程項目實踐檢驗由于我國深水油氣田開發(fā)起步較晚，目前水下生產(chǎn)系統(tǒng)在應(yīng)用方面缺乏經(jīng)驗，這一現(xiàn)狀影響了我國深海油氣資源的開發(fā)。水下生產(chǎn)基礎(chǔ)所處的海洋環(huán)境一般非常惡劣，在波浪、潮流等水動力作用下，水下生產(chǎn)基礎(chǔ)附近底沙極易發(fā)生搬運(yùn)、侵蝕，從而導(dǎo)致海底水下生產(chǎn)系統(tǒng)沖刷，失去穩(wěn)定性，進(jìn)而引發(fā)海底管道斷裂等破壞事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。<

2、br>　　水下生產(chǎn)系統(tǒng)是由水下井口等整套水下生產(chǎn)設(shè)備及海底管道組成的海上油氣生產(chǎn)系統(tǒng)。具有投資低，水下設(shè)備可重復(fù)利用，油井布置靈活，受自然災(zāi)害影響小等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于深水油田以及邊際油田的開發(fā)。
　　本文依托于國內(nèi)某海油公司委托的水下生產(chǎn)基礎(chǔ)的物理模型實驗，以保證近底流速同原型滿足重力相似準(zhǔn)則的模型實驗做為主要的研究手段。主要研究工作如下:
　　1)本文以經(jīng)一定比例縮小后的水下生產(chǎn)基礎(chǔ)模型為研究對象，在不同的波流聯(lián)合工況作用

3、下獲得結(jié)構(gòu)物周邊區(qū)域流場變化進(jìn)行分析研究。通過施加不同的波速、流速的工況組合，在特定的工況組合下進(jìn)行全程的數(shù)據(jù)采集。經(jīng)后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，對水下基礎(chǔ)附近的流場進(jìn)行較為全面的分析;在揭示水下基礎(chǔ)對周邊流場的影響變化的同時，重點(diǎn)對水下基礎(chǔ)迎流面和北流面進(jìn)行分析研究，總結(jié)在波流工況下水下生產(chǎn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物附近的流場變化規(guī)律。
　　2)本文對不同的波流聯(lián)合工況下結(jié)構(gòu)物附近的沖刷坑的平面沖刷形態(tài)、平面沖刷區(qū)域分布進(jìn)行分析，在滿足實驗要求的同時進(jìn)行邊

4、界條件相應(yīng)簡化處理。在近底流速同原型滿足重力相似準(zhǔn)則的實驗條件下進(jìn)行探索性實驗。通過不同的波流聯(lián)合工況的組合主要觀測結(jié)構(gòu)物迎流而和被流面的泥沙沖淤形態(tài)，并且對其分布進(jìn)行分析研究規(guī)律。另一方面可作為重要的實驗成果為實際工程提供理論參考，具有很高的應(yīng)用價值。
　　3)本人基水下生產(chǎn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行波流聯(lián)合作用下的局部沖刷物理模型試驗研究，分析在不同的工況下的沖刷深度與基礎(chǔ)沖刷形態(tài)的規(guī)律。并通過水下攝像對實驗過程中水下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物附近的泥