第1章 引言 1
1.1 概述 1
1.2 管道设计 2
1.3 管道安装 4
1.4 管道运行 7
参考文献 9
第一部分 管道设计 13
第2章 基本设计信息 13
2.1 引言 13
2.2 设计数据 13
2.2.1 储层性能 13
2.2.2 产出液和水组成 15
2.2.3 流体的PVT特性 16
2.2.4 固体产出物 16
2.2.5 海底地形/岩土工程勘察数据 17
2.2.6 海洋学数据 18
2.2.7 其他数据 19
参考文献 19
第3章 管径与壁厚 20
3.1 引言 20
3.2 设计程序 20
3.3 设计规范 21
3.3.1 抗内压管道设计 21
3.3.2 抗外压管道设计 22
3.3.3 腐蚀裕量 24
3.3.4 水压试验条件检查 25
参考文献 25
第4章 管道的水动力稳定性 26
4.1 引言 26
4.2 分析程序 26
4.3 方法 27
4.3.1 环境条件的定义 27
4.3.2 水动力系数的选择 31
4.3.3 水动力计算 38
4.3.4 水动力稳定性评价 38
4.4 部分埋入管道 39
参考文献 43
延伸阅读 44
第5章 管道跨越 45
5.1 引言 45
5.2 问题描述 45
5.2.1 自由悬跨 45
5.2.2 顺流振动 45
5.2.3 错流振动 46
5.2.4 驰振 46
5.3 设计要素 46
5.3.1 动态应力 46
5.3.2 脱涡频率 46
5.3.3 管道固有频率 47
5.3.4 折合速度 48
5.3.5 稳定性参数 49
5.3.6 临界跨度 49
5.4 设计准则 49
5.4.1 总体考虑 49
5.4.2 流速的选择 49
5.4.3 端点条件的选择 49
5.4.4 设计参数 50
5.4.5 设计步骤 50
5.4.6 计算实例 50
5.5 疲劳分析指南 52
参考文献 53
延伸阅读 53
第6章 操作应力 54
6.1 引言 54
6.2 操作受力 54
6.2.1 内压应力 54
6.2.2 热膨胀应力 56
6.2.3 压力和温度耦合作用 58
6.3 基于压力分析的设计 63
6.3.1 分析过程 63
6.3.2 执行规范 64
6.3.3 计算实例 65
参考文献 66
第7章 立管设计 68
7.1 引言 68
7.2 设计程序 69
7.3 载荷情况 70
7.3.1 功能载荷 71
7.3.2 环境载荷 72
7.3.3 安装载荷 73
7.4 壁厚 73
7.5 许用应力标准 73
7.6 动力疲劳分析 75
7.7 腐蚀控制考虑因素 76
7.8 立管弯头 77
7.9 立管管夹 77
7.9.1 设计概述 78
7.9.2 设计分析 87
第8章 管道外腐蚀防护 88
8.1 引言 88
8.2 管道外部涂层 88
8.2.1 单层涂层 89
8.2.2 多层涂层 89
8.2.3 管道涂层相关规范的机构 90
8.3 阴极保护 90
8.3.1 CP设计 91
延伸阅读 95
第9章 管道保温 96
9.1 引言 96
9.2 保温材料 96
9.3 管中管保温 97
9.4 总体要求 98
9.4.1 干保温 99
9.4.2 湿保温 100
9.5 传热分析——实例 101
参考文献 104
延伸阅读 105
第10章 挠性管道概论 106
10.1 引言 106
10.2 挠性管的制造商 108
10.2.1 NKT Flexibles 108
10.2.2 Wellstream 109
10.2.3 Technip 109
10.3 挠性立管分析和设计基础 109
延伸阅读 111
第二部分 管道安装 115
第11章 管道安装方法 115
11.1 引言 115
11.1.1 管道安装设计规范 115
11.2 铺设方法 116
11.2.1 S形铺管法 116
11.2.2 J形铺管法 117
11.2.3 卷管法 118
11.3 拖管法 120
11.3.1 底拖法 121
11.3.2 离底拖 122
11.3.3 中深拖 122
11.3.4 浮拖 123
延伸阅读 123
第12章 安装弯曲应力控制 124
12.1 引言 124
12.2 铺设压力 124
12.2.1 拱弯曲应力 125
12.2.2 垂弯段应力/应变 126
参考文献 129
延伸阅读 129
第13章 管道海底稳定性的控制 131
13.1 引言 131
13.2 水动力参数 132
13.3 土壤参数 133
13.3.1 黏性土 136
13.3.2 无黏性土壤 136
13.4 稳定性分析指南 137
13.4.1 PRCI管道稳定性程序 137
13.4.2 DnV RP E305 138
13.5 挖沟/喷射 139
参考文献 140
延伸阅读 140
第三部分 管道投产和运行 143
第14章 管道测试和预投产 143
14.1 引言 143
14.2 管道预投产 144
14.2.1 管道冲洗、清扫、测量操作 144
14.2.2 管道水压测试和泄漏测试 146
14.2.3 管道脱水、干燥和净化 147
参考文献 150
延伸阅读 150
第15章 流动保障 151
15.1 引言 151
15.2 流体取样和表征 152
15.2.1 流体取样 152
15.2.2 PVT测量 153
15.2.3 流动保障分析 154
15.2.4 流体的表征 154
15.3 产出水对流动保障的影响 155
15.4 天然气水合物 157
15.4.1 天然气水合物生成曲线 157
15.4.2 水合物抑制剂 158
15.4.3 水合物缓解策略 161
15.5 蜡沉积 163
15.5.1 基本概念 163
15.5.2 蜡沉积机理 164
15.5.3 蜡缓解策略 165
15.6 沥青质沉积 167
15.6.1 沥青质沉淀 167
15.6.2 沥青质沉淀的出现 169
15.6.3 原油沥青质沉淀筛查——de Boer图 172
15.6.4 沥青质问题的预防和补救 173
15.7 无机沉淀物——水垢 173
15.7.1 基本概念 174
15.7.2 影响水垢沉淀的因素 175
15.7.3 水垢的防控 176
15.8 腐蚀 179
15.8.1 腐蚀基本原理 179
15.8.2 腐蚀形式 181
15.8.3 腐蚀控制 182
15.9 严重段塞流 183
15.9.1 严重段塞描述 184
15.9.2 严重段塞的预测 185
15.9.3 严重段塞的消除 187
参考文献 189
延伸阅读 193
第16章 清管作业 194
16.1 引言 194
16.2 清管系统 195
16.2.1 实用清管器 195
16.2.2 ILI工具 198
16.2.3 凝胶清管器 198
16.2.4 发射和接收装置 200
16.3 清管器的选择 202
16.4 主要应用 206
16.4.1 施工建设 206
16.4.2 运行 207
16.4.3 检测 208
16.4.4 维护 208
16.5 清管程序 208
参考文献 211
延伸阅读 211
第四部分 基于状态的维护 215
第17章 基于状态的维护介绍 215
17.1 引言 215
17.2 状态监测 217
17.2.1 数据采集和状态监测技术 217
17.2.2 信号处理和分析 220
17.2.3 诊断和预测 228
17.3 基于状态的资产健康预测模型与方法 229
17.3.1 马尔可夫链 229
17.3.2 基于Gamma的状态空间模型 233
17.3.3 附加危害模型 237
17.3.4 基于人工神经网络的预测方法 240
17.4 CBM决策制定 243
参考文献 246
第18章 管道振动和基于状态的维护 249
18.1 引言 249
18.2 管道振动 252
18.2.1 基于梁方程的管道振动分析 252
18.2.2 边界条件和自然频率 253
18.2.3 管道自由悬跨长度 255
18.2.4 流体对管道振动的影响 256
18.2.5 轴向力的影响 257
18.2.6 考虑附加质量效应的海洋管道的自由振动 259
18.2.7 海底管道的弯曲振动 259
18.2.8 管道减振措施 261
18.3 基于状态的维护 262
18.3.1 优化CBM的目标 263
18.3.2 下次维修时间的优化 264
18.3.3 长期维护活动的优化 273
参考文献 280
附录A 管道中的气液多相流 283
A.1 引言 283
A.2 多相流概念 284
A.2.1 基本的流动变量 284
A.2.2 压力损失和恢复 286
A.2.3 水-油乳状液的黏度 286
A.3 流型的分类 287
A.3.1 水平管气-液流型 287
A.3.2 垂直管气-液流型 289
A.4 水平管气-液体流型图 290
A.5 水平管气-液两相流的流型转变 291
A.5.1 从分层流到段塞流过渡 292
A.5.2 从段塞流到环状流的转换 294
A.5.3 从光滑分层流到分层波状流的过渡 295
A.5.4 段塞流和分散泡状流之间的过渡 295
A.6 水平管道的多相流建模 296
A.6.1 分层流动模型 296
A.6.2 段塞流模型 299
A.6.3 环状流模型 303
A.6.4 分散泡状流模型 304
参考文献 304
附录B 管道温度的稳态和瞬态解 307
B.1 假设 307
B.2 控制方程 307
B.3 求解 309
B.3.1 稳态传热 309
B.3.2 启动期间的瞬态传热 310
B.3.3 流量变化时的瞬态传热 311
附录C 老管道的强度衰减 313
C.1 引言 313
C.2 孔洞的分类 313
C.3 中等腔分析SCF模型 314
C.4 浅腔分析SCF模型 314
C.5 深腔分析SCF模型 315
C.6 示例 315
参考文献 317