[发明专利]一种海底管线铺设安装模拟测试方法

说明书

本发明涉及一种海底管线铺设安装模拟测试方法，所采用的模拟试验系统包括：运动支架、海洋平台运动模拟系统、工作船模型系统、管线模型、海图模型、控制系统、试验数据采集和分析系统。模拟测试过程中，按照目标项目的管线铺设计划，首先铺设海洋平台模型上的管线，利用引导设备将管线从海洋平台模型上引出，并由上往下引导，直到管线下端到达海图模型的预定连接位置，与海图模型预设位置进行固定；如果没有出现管线缠绕现象，则按原铺设计划进行铺设，如果出现管线缠绕现象，则记录并修改原铺设计划。

技术领域

本发明属于深海石油开发及运输技术领域，涉及一种海底管线铺设安装模拟测试方法。

背景技术

深海管线是深水作业的关键装备，包括海洋立管、海底管道、海上电缆和脐带缆等，起到了在海上浮体与水下生产系统之间、水下生产系统之间进行油气输送和作业控制的重要作用。在深海油气开发过程中，每个海洋油气田项目都会有几十根甚至上百根管线，包括油气输送管道、钻井或生产立管、电缆和脐带缆等，错综复杂。考虑到海洋环境的不确定性，极端海况时有发生，管线系统在安装和作业过程中极易因遭受破坏进而引起漏油事故。近年来国内外发生的多起海洋管线系统漏油事故(如墨西哥湾深水地平线事故)，就导致了重大人员、财产损失和海洋环境污染。惨痛的教训迫使我们重点研究深水管线系统的安全作业关键技术，以确保施工作业安全，并进一步保证深海管线系统在设计使用寿命内的长期稳定可靠运行。

为了达到以上目的，开展深海管线系统模型试验和安装作业过程预演是最直接有效的手段，这对保障深海管线安装作业安全具有重要意义。海洋工程领域常采用水池试验进行浮式结构(浮式平台、海上风机、FPSO等)的动力响应分析，但水池试验往往操作困难，成本昂贵，且试验周期较长。此外，由于水池的水深和水下空间的限制，水池试验难以开展错综复杂的深海管线系统模型试验和安装作业过程预演。目前国内外未见能够实现对庞大的深海管线系统进行安装作业过程动态预演和在位运动模拟的试验装置。对于海洋管线的安装铺设及在位作业进行全过程全方位模拟试验、动态演示和测定，缺乏行之有效的试验手段。

发明内容

基于上述技术背景，本发明提出一种海底管线铺设安装模拟测试方法，能够实现对涵盖深海立管、海管、电缆、脐带缆、系泊和锚线等的深海油气开发管线系统安装铺设及在位作业的全过程全方位模拟试验、动态演示和测定，可以用来确定实际操作关键步骤，保障安全作业。技术方案如下：

一种海底管线铺设安装模拟测试方法，所采用的模拟试验系统包括：运动支架、海洋平台运动模拟系统、工作船模型系统、管线模型、海图模型、控制系统、试验数据采集和分析系统，其中，

所述的运动支架，包括水平框架1和垂直支撑立柱2，垂直支撑立柱2与地基固定连接，水平框架1搭接在垂直支撑立柱2上；在控制系统的操作下，水平框架1能够实现上升和下降，并能够实现自动调平，模拟海面高度变化；

所述的海洋平台运动模拟系统，包括海洋平台运动模拟器3、海洋平台模型4，运动模拟器3上端与水平框架1固定连接，下端与海洋平台模型4通过万向头连接；海洋平台模型4下端与管线模型7固定连接，在控制系统的操作下，运动模拟器3产生位置和转角变化，实现多自由度的运动模拟，进而引起海洋平台模型4和管线模型7的位置、转角随时间变化，用以模拟海洋平台的在位运动；

所述的工作船模型系统，包括轨道模型5和工作船模型6，轨道模型5是工作船模型6的运动轨道，工作船模型6能够沿着轨道模型5运动；轨道模型5固定连接在水平框架1上，模拟实际工作船6的管线铺设轨迹；工作船模型6的上端与轨道模型5滑动连接，其尾端与管线模型7相连接，在控制系统的操作下，工作船模型6沿着预定的轨道5运动，模拟海底管线的铺设作业过程；

所述的管线模型7，用以模拟海底管线，管线模型7的各个上端分别悬挂在海洋平台模型4的下端，各个下端固定在地面的海图模型8的不同位置上，由此形成错综复杂的管线布置网络；

所述的海图模型8，标识有坐标，用以确定海底管线在海底的坐标和方位；