[发明专利]海底管道悬跨安全等级分级评价方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程结构物风险管理领域技术领域，特别涉及一种海底管道悬跨安全等级分级评价方法及装置。

背景技术

管道完整性是长距离管道使用过程中评估安全性的关键指标，在管道完整性管理领域，多采用半定量的“肯特打分法”评价管道的安全性，该方法虽然涵盖的风险因素较全面，但具体做法仍较粗糙，打分方式很大程度上依靠经验。即便如此，仅有陆地管道应用该方法，而对于海底管道，尤其是对海管威胁巨大的悬跨段，还没有专门针对之的、系统科学的安全性评价方法。

其中，悬跨是海底管道安全运行的主要隐患，海洋油气生产部门每年都要对海管的悬跨段有选择地进行治理，预防断裂破坏事故的发生。现有技术中，判断海管悬跨危险程度主要依据的是DNV算法计算出的安全跨长阈值，如果实际悬跨长度大于该阈值，则被看作是危险的、应当采取治理措施的。但实际上，由于我国南海油气田管道附近沙波富集、冲刷严重、地形崎岖，悬空悬跨现象异常频繁和严重，例如有的区段一百公里管线内超过DNV安全跨长阈值的悬跨数量往往有百余处，这对于有限的治理投入资源来讲过于庞大。

发明内容

（一）本发明所要解决的技术问题：

针对现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何科学快速准确进行海管悬跨段安全性评价。

（二）技术方案

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种海底管道悬跨安全等级分级评价方法，包括步骤：

确定当前海底管道的悬跨安全需求的等级，准备所述海底管道的设计参数数据并获取所述海底管道的环境参数数据；

采用DNV算法的最大静载应力指标计算方式和多跨算法的最大静载应力指标计算方式的组合，对所述海底管道的悬跨段安全进行初步评价；

对于初步评价不安全的悬跨段或较高级的安全需求，采用单跨算法的最大静载应力指标计算方式和DNV算法的动态响应频率指标计算方式的组合，对所述海底管道的悬跨段安全进行三级评价；

对于三级评价不安全的悬跨段或更高级的安全需求，采用单跨算法的动态响应频率指标计算方式、多跨算法的动态响应频率指标计算方式和非线性算法的最大静载应力指标计算方式的组合，对所述海底管道的悬跨段安全进行二级评价；

对于二级评价不安全的悬跨段或最高级的安全需求，采用单跨算法的疲劳寿命指标计算方式，对所述海底管道的悬跨段安全进行一级评价；

输出各级评价超标的悬跨段信息并进行相应的提示或报警。

优选地，所述方法还包括步骤：对高级别评价超标的悬跨段进行优先报警和/或治理。

优选地，所述方法中采用单跨算法考虑流速分布下涡激振动的有限元分析进行疲劳寿命指标的测算，考虑单跨响应频率与涡脱落频率的接近程度进行动态响应频率指标的测算，考虑水动力作用下的单跨静态承载力进行最大静载应力指标的测算。

优选地，所述方法中采用多跨算法考虑多跨响应频率与涡脱落频率的接近程度进行动态响应频率指标的测算，考虑多跨耦合效应的静态承载力进行最大静载应力指标的测算。

优选地，所述方法中采用非线性算法考虑长径比大于100悬跨的几何非线性效应进行最大静载应力指标的测算。

优选地，所述方法中采用DNV算法考虑理论分析结合经验公式本征值分析进行动态响应频率指标的测算，考虑理论分析结合经验公式静态承载力进行最大静载应力指标的测算。

另一方面，本发明还同时提供了一种海底管道悬跨安全等级分级评价装置，包括：

准备模块，用于确定当前海底管道的悬跨安全需求的等级，准备所述海底管道的设计参数数据并获取所述海底管道的环境参数数据；

初级评价模块，用于采用DNV算法的最大静载应力指标计算方式和多跨算法的最大静载应力指标计算方式的组合，对所述海底管道的悬跨段安全进行初步评价；

三级评价模块，用于对于初步评价不安全的悬跨段或较高级的安全需求，采用单跨算法的最大静载应力指标计算方式和DNV算法的动态响应频率指标计算方式的组合，对所述海底管道的悬跨段安全进行三级评价；

二级评价模块，用于对于三级评价不安全的悬跨段或更高级的安全需求，采用单跨算法的动态响应频率指标计算方式、多跨算法的动态响应频率指标计算方式和非线性算法的最大静载应力指标计算方式的组合，对所述海底管道的悬跨段安全进行二级评价；

一级评价模块，用于对于二级评价不安全的悬跨段或最高级的安全需求，采用单跨算法的疲劳寿命指标计算方式，对所述海底管道的悬跨段安全进行一级评价；