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(1.中國海洋石油總公司，北京100010；2.中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司，天津 300457)

近年來，世界范圍內(nèi)海上溢油事故的頻繁發(fā)生，對事發(fā)海域的生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)造成了巨大損失。隨著海上油田開發(fā)向深水的趨勢發(fā)展，水下溢油事故發(fā)生風(fēng)險增大，而傳統(tǒng)的海上溢油處理手段已經(jīng)無法及時、有效地應(yīng)對溢油事故的發(fā)生。國內(nèi)對海底管道、海底井噴溢油的處置研究比較基礎(chǔ)[1-4]。墨西哥灣深水地平線溢油事故相關(guān)處置手段分析是依托水下ROV攜帶消油劑噴灑頭靠近海底井口進(jìn)行噴灑，這是目前深水應(yīng)急處理中較為有效的手段之一[5-6]。在消油劑水下噴灑作業(yè)中，連續(xù)油管是將消油劑運(yùn)送至水下溢油源處的重要途徑，連續(xù)油管受力情況及狀態(tài)分析是正常作業(yè)必須開展的工作。目前，連續(xù)油管主要用于陸上油氣田的生產(chǎn)作業(yè)，大量研究也主要集中于此[7-10]。根據(jù)深水消油劑噴灑作業(yè)的需求，為了使水下消油劑的噴灑作業(yè)達(dá)到理想的噴灑效果，長距離連續(xù)油管在水下所受的環(huán)境影響是需要考慮的重要因素。

orcaflex分析軟件目前已較多地應(yīng)用于深水采油樹下放安裝、海底管線鋪設(shè)過程中各種纜線的受力及動態(tài)分析[11-12]。考慮使用orcaflex分析軟件對消油劑連續(xù)油管在不同工況、不同載荷的情況下進(jìn)行下放動態(tài)模擬分析，論證影響連續(xù)油管設(shè)計的相關(guān)因素。

1 設(shè)計輸入

深水消油劑噴灑作業(yè)基本流程為深水消油劑噴灑裝備放置在海上作業(yè)船舶甲板上，在滾筒作用下將連續(xù)油管下放到海底溢油源位置，通過消油劑儲罐和壓力泵實現(xiàn)消油劑沿連續(xù)油管的下輸，完成消油劑的水下噴灑作業(yè)?；诖?，對連續(xù)油管的動態(tài)模擬分析要求考慮環(huán)境條件、作業(yè)船舶等因素。方案選用設(shè)計輸入如下。

1)環(huán)境條件。波浪：Hs=2.65 m，Tp=7 s；表面流速：0.93 m/s。

2)船舶數(shù)據(jù)。海上作業(yè)船舶的主尺度：長103 m、寬16 m、吃水6.7 m。

3)連續(xù)油管選型。本項目使用的連續(xù)油管參考API RP 5CT的規(guī)范，選用材料等價CT80，直徑1.5 in，壁厚0.087 in。連續(xù)油管長度為1 500 m。連續(xù)油管材質(zhì)及需求參數(shù)見表1。

表1 化學(xué)成分需求參數(shù)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

4)環(huán)境方向。環(huán)境條件方向以船首到船尾為180°、225°兩個方向組成。如圖1所示。

2 模擬結(jié)果

下放過程的動態(tài)模擬計算，采用規(guī)則波dean stream，波高4.77 m，周期7 s，表面流速0.93 m/s, 計算分析了180°和135°兩個方向工況，見圖2、3。

圖1 環(huán)境方向定義

圖2 180°船舶運(yùn)動RAO

圖3 135°船舶運(yùn)動RAO

連續(xù)油管的orcaflex(見圖4)建模，底端是200 m長的高壓軟管，通過法蘭連接到連續(xù)油管，連接處配有配重塊，高壓軟管的另一端連接到噴灑臂和噴灑頭；頂端連續(xù)油管模擬到鵝頸的出口處，邊界條件是鉸接。

分別選擇不同配重重量(1 t、2 t和3 t)分析兩種環(huán)境方向?qū)B續(xù)油管的UC值及偏移狀態(tài)分析，結(jié)果見表3。

連續(xù)油管下放過程的動態(tài)時域模擬結(jié)果表明，在配重分別為1 t、2 t和3 t時，連續(xù)油管最大的頂張力分別為49、60.7 kN和71.4 kN，最大等效應(yīng)力分別為203.4 MPa、261.5 MPa和280.9 MPA，UC值最大分別為0.55、0.71和0.79，均滿足連續(xù)油管下放過程強(qiáng)度要求。3種工況導(dǎo)致的連續(xù)油管的底端偏移值分別為117 m、86 m和70 m左右。可以看出，對于1 500 m連續(xù)油管，在保持環(huán)境條件不變的情況下，不同配重對連續(xù)油管的動態(tài)偏移行為影響不大。但在180°和135°環(huán)境條件方向兩種工況下，連續(xù)油管動態(tài)行為變化較大。

表3 分析結(jié)果表

圖4 Orcaflex模型

3 結(jié)論

考慮不同工況、不同環(huán)境對連續(xù)油管在水下狀態(tài)影響，參考連續(xù)油管產(chǎn)品本身的應(yīng)用條件論證發(fā)現(xiàn)，不同的配重對于連續(xù)油管的張緊力、等效應(yīng)力、UC值及偏移量影響不大，反而環(huán)境條件方向?qū)B續(xù)油管受力影響較大，因此建議下放過程中，船體保持隨浪隨流，避免橫浪。

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