海洋工程装备与技术

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张卫东, 杜彬, 曲慧芳, 李涛

2023 (4): 1.

摘要 ( 273 )

PDF(3948KB) ( 296 )

船舶压载水是外来生物入侵的主要途径之一，被认为是当前海洋环境所面临的四大威胁之一。为解决该问题而制定的压载水公约规定了压载水处理的标准，已于2019年9月6日正式生效。本文回顾了压载水处理技术研究的背景与社会需求，分析了不同压载水处理技术的特点，介绍了学术界关于压载水处理技术研究的最新成果，以及产业界在压载水处理系统研发方面的努力，讨论了压载水处理在标准、经济、技术、检测和法律等不同层面面临的挑战。

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基于南海某气田的水下生产系统联合调试

蒋兵兵, 陈娟, 洪龙飞, 邓驰誉, 龙小品, 曹聚杭, 胡云海

2023 (4): 11.

摘要 ( 138 )

PDF(870KB) ( 96 )

水下生产系统是深水油气田开发的关键装备，由水上控制部分和水下生产设施两部分组成。为了确保水下生产系统海上安装完成后，水上控制部分可实现对水下生产设施的供电、监测、控制以及应急关断，投产前须对其进行联合调试。本论文以南海某气田水下生产系统为例，介绍了水下生产系统的概况，详细探讨了水下生产系统联合调试的目的、内容和工作流程。该项技术研究有助于打破欧美在该专业板块的技术垄断，加速我国海洋油气开发自主化进程。

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船舶理想上层建筑设计研究

廖世扬, 刘俊, 曾文源

2023 (4): 16.

摘要 ( 112 )

PDF(6248KB) ( 148 )

理想上层建筑是指船体发生弯曲时上层建筑不发生弯曲，上层建筑的正应力沿高度方向一致。与强上层建筑和轻型上层建筑不同，理想上层建筑的应力水平接近于主甲板，可最大限度地发挥材料强度作用。以一艘典型的油船为研究对象，基于组合梁方法，考虑剪切迟滞效应的影响，探讨理想上层建筑的设计方法，根据上层建筑的剖面特性探究理想上层建筑的长度。结合理想上层建筑理论公式，依据船中横剖面参数，求解得到理想上层建筑的设计长度，得出理想上层建筑的理论设计方案后，借助有限元法对理想上层建筑甲板应力分布规律进行验证。验证结果表明，上层建筑正应力水平接近主甲板，可为早期理想上层建筑的设计提供参考；最后，调整上层建筑甲板厚度，达到节省材料、降低重心的目的。

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海底管道外腐蚀复合材料水下缠绕补强修复技术应用

刘军, 张传旭, 曲杰

2023 (4): 24.

摘要 ( 113 )

PDF(2356KB) ( 99 )

海底管道在油气水输送中的安全服役至关重要，一直以来的腐蚀问题也影响着海底管道的服役寿命。复合材料补强修复技术在陆地管道上已经广泛应用，而海底管道的修复中并未展开应用。某海底管道采用复合材料水下缠绕补强修复技术开展了实践应用，通过实践应用证明复合材料水下缠绕补强修复技术是一种安全可靠的补强修复技术。本文将对复合材料水下缠绕补强修复技术的修复材料性能、修复系统的应用设计、修复系统的施工工艺展开介绍。

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316L不锈钢管道腐蚀原因分析及预防措施

毕航铭

2023 (4): 30.

摘要 ( 138 )

PDF(5312KB) ( 118 )

针对南海某采油平台投产前不锈钢管道腐蚀的问题，进行取样分析。试验所得结论为氯离子含量超标导致不锈钢管线腐蚀严重。本文探究了氯离子对316L不锈钢管线造成破坏的基本原理，同时，从海洋平台管线建造角度出发，针对如何有效预防不锈钢管线腐蚀问题提出建议，为后续海洋平台建造项目提供借鉴。

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高压水下阀门产品标准及测试方案研究

闫嘉钰, 洪毅, 刘伯英, 周学军, 陈迪, 何骁勇

2023 (4): 36.

摘要 ( 63 )

PDF(689KB) ( 67 )

高压水下阀门是水下生产系统的关键设备，制约着我国深水油气资源开发。由于目前国际上针对水下阀门的标准繁杂，各标准针对测试的规定不统一，引起产品研发标准选择、测试方案制定方面的问题。针对存在问题，对现行标准进行了全面梳理，分析标准适用性，结合国产化产品研发及工程经验，推荐选用标准及选用原则。通过对不同标准对测试要求的对比分析，形成国产化产品工厂接收测试及性能鉴定测试方案，并提出标准修订建议。

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海底射流开沟机模型试验及效果分析

李振旺, 赵淮宾, 于宗冰, 邹丽, 王凯, 曹林

2023 (4): 44.

摘要 ( 72 )

PDF(10732KB) ( 45 )

为了保证海底管道与缆线的安全和稳定，人们采用了许多措施。其中，最为经济有效的方法是利用开沟机等相关设备将管道或缆线埋入海底。本文研究水下开沟，设计了一款具有轻型结构、可自主推进的水下射流开沟机，并对加工完成后的样机模型开展了水下开沟的试验。验证了所设计的开沟机在淹没状态下不仅可以完成自主推进工作，还能在管道流量达到50m3/h时破坏抗剪强度为8kPa的沙土，最大沟深可达0.41m，为后续的模型优化以及管线埋设提供理论与依据。

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浮托法在官厅水库2.5WM风机整体拆除的应用

于雷, 高志钊

2023 (4): 52.

摘要 ( 75 )

PDF(4469KB) ( 29 )

在内陆水库湖泊中，风机整体拆除技术目前在国内属于空白，用于海上风机拆装的常规技术、装备无法使用。为了解决官厅水库金风科技2.5WM风机拆除的难题，采用岸边挖泥建设临时码头，单体浮箱工厂预制，逐个运输码头拼装，组成浮体平台，在极浅水作业水深，采用浮托法整体拆除技术，提高了施工安全性，节省了材料和施工时间，拆除方便。本文介绍了浮托法整体拆除风机的设计思路和工程实践，为类似项目提供借鉴。

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海上油气生产设施被动防火设计

李艳华, 许晓丽, 覃柳莎, 贾庆丽, 霍有利

2023 (4): 59.

摘要 ( 71 )

PDF(884KB) ( 63 )

海上油气生产设施工艺设备集中，火灾、爆炸是其主要的风险之一。被动防火措施是海上油气生产设施上人员逃生的最后一道保护屏障，对人员的防护起着重要的作用。本文讨论了海上油气生产设施上被动防火的设计原则、方法和注意事项，探讨了防火分隔设计、保护对象选择、临界温度选择以及水喷淋替代等被动防火设计中的关键问题，并结合项目实践给出了明确的推荐解决措施，给出了实际项目中的被动防火设计案例供参考。结合工程实践，本文认为，海上油气生产设施还需要在设计规范标准的建立与设备设施失效标准的建立两个方面进行进一步的研究和探索。

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一种包板加强T型管节点的简化算法

黄怀州, 王海龙, 袁玉杰, 侯涛, 史睿, 叶茂盛

2023 (4): 64.

摘要 ( 71 )

PDF(993KB) ( 44 )

包板在海洋工程结构中有着广泛的应用，限于其复杂的受力特性，对其力学性能一直没有可量化的计算方法。利用有限元分析方法对包板加强的T型管节点，分别在轴向受压﹑轴向受拉和受弯曲工况下的承载能力进行研究，在宽幅值包板极限承载力公式的基础上，结合API RP2A中简单节点的计算方法，给出了可量化的适用于工程实践中的窄幅值包板加强T型节点校核计算公式，并给出包板与弦杆连接角焊缝选择方法。分析结果表明，该简化计算方法能够有效体现出垫板各参数对承载能力的影响，对包板设计起到指导作用，能够有效简化包板设计的计算过程。

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基于定孔距变孔径分布的水下二维排气开孔模式研究

所俊, 徐飞, 唐斯密, 王虹斌

2023 (4): 70.

摘要 ( 47 )

PDF(10961KB) ( 24 )

水下排气产生的气泡尺度参数对隔声效果存在影响。本文针对水下气体排放过程中的动力学特点，根据单位面积流量相等设计准则，建立水下气体二维排放方程，得到水下气体二维排放装置开孔位置及几何参数的解析表达式。建立有限元模型，比较均匀分布和定孔距变孔径分布两种开孔模式，通过循环水槽试验对排气效果进行验证。仿真计算和试验结果表明，定孔距变孔径分布模式能够有效控制气泡尺度参数分布，对增强气泡隔声效果更有利。

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振动监测在导管架平台结构安全保障方面的几种应用

王火平, 王德洋, 彭怡锦, 王巍巍

2023 (4): 78.

摘要 ( 70 )

PDF(8291KB) ( 31 )

我国海域现有大量的平台进入设计年限的中后期，对这些老龄平台的管理特别是结构安全保障成为当前作业者关心的重点。通过振动监测手段进行导管架平台结构的安全保障是一种新型的手段，通过基频变化和位移变化进行预警。基频变化采用短时傅里叶变换和小波谱分析方法实现,另外，提出了通过振动测量来进行评估模型修正进而进行后评估的方法。

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超深水完井修井船作业能力评估

董璐, 祖巍

2023 (4): 84.

摘要 ( 56 )

PDF(16317KB) ( 54 )

本文以某超深水完井修井船为研究目标，对其进行水动力分析，建立船体-钻修井立管耦合分析模型，根据规范建议对世界各主要海上油气产区的环境条件进行处理。在此基础上，对研究目标展开作业能力评估与作业概率分析。分析结果表明：该完井修井船能够满足温和海域的作业要求，在南中国海南部海域、西非海域、巴西海域作业概率较高，其在恶劣海域开展作业应有充足的技术分析与气象资料支持，以保证有足够的气候窗以完成相关作业。本文的相关分析方法可用于同类型以及其他海上工程作业船舶的作业能力评估。

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海洋平台外部安防技术现状及展望

张庆国, 刘春跃, 罗松, 王水利, 刘庆

2023 (4): 92.

摘要 ( 89 )

PDF(63262KB) ( 121 )

针对当前海洋平台外部安防系统分类不清、界定不明，以及通用性不高等问题，给出防止外部人为侵扰破坏的海洋平台安防定义，构建通用式海洋平台外部安防系统，提出行业标准化体系建设意见。详细梳理国外主要国家相关海洋平台安防装备和系统的技术方案、组成结构，以及性能指标等信息，重点关注港口、岛屿、海上油气平台应对外部人为破坏威胁的安防能力。对国内海洋平台安防相关领域的研究进展和典型应用情况进行概述说明，并结合实际需求与当前新技术和新装备发展情况，展望海洋平台安防技术与装备，给出未来建设思路与建议，可为进一步开展海洋平台外部安防技术研究和系统构建提供参考。

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玻璃纤维增强乙烯基酯复合材料耐海水腐蚀寿命预测

李想, 刘晓, 李森, 刘程程, 刘晓彬, 高爽

2023 (4): 107.

摘要 ( 129 )

PDF(1277KB) ( 63 )

中国南海油气田开发采用玻璃钢防护罩，保护水下生产系统的关键设施。玻璃纤维增强复合材料（玻璃钢）是目前最为常用的复合材料，广泛应用于船舶与海洋工程领域。本文通过建立玻璃钢耐海水腐蚀寿命模型，定义弯曲强度保持率，得到耐海水腐蚀寿命通用方程和深海低温条件下耐海水腐蚀寿命公式。结合常温和高温海水长期浸泡条件下的弯曲强度试验结果，预测得到玻璃纤维增强乙烯基酯复合材料在0~4℃海水温度范围内的耐腐蚀寿命约为12.28~16.55年。从弯曲强度的角度来看，耐腐蚀寿命较短，建议应用在承受低弯曲载荷的部位。

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海上油田无人平台技术现状与发展趋势

隋先富, 邱浩, 张甫, 周超, 王隽妍

2023 (4): 111.

摘要 ( 169 )

PDF(2530KB) ( 93 )

随着海上油田开发规模的不断增加，生产操作成本也迅速增加。无人平台技术由于结构简单、动设备少、生产作业费低，因此在近年来得到了广泛关注。然而，无人平台模式在生产运行过程中也暴露了修井作业成本高、登临平台难度大、设备监测难等问题。笔者通过调研当前无人平台开发过程中的先进技术和优秀做法，对无人平台开发经验进行了系统总结和概括。本文旨在为无人平台技术的进一步推广应用提供参考。

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深水导管架用超高强度钢抗层状撕裂性能评定

曾靖波, 王火平, 伦玉国

2023 (4): 117.

摘要 ( 82 )

PDF(2717KB) ( 75 )

目前，国内已建成投产的导管架平台主结构均使用355MPa级的高强度钢。为减重以满足下水驳船的施工能力，某在建深水导管架使用超过2万吨420MPa级超高强度钢，且将实现国产化。为确保导管架的建造安全，本文通过常规化学成分分析和厚度方向拉伸试验，同时采用焊接方法Z向窗型层状撕裂试验评定该深水导管架用国产超高强度钢Z向API 2Y-60厚板的层状撕裂性能和敏感性。试验结果表明，国产API 2Y-60钢厚度方向的性能良好，层状撕裂敏感性低，具备在导管架节点使用的基本条件。本研究结果保障了导管架平台安全，可为类似结构钢的首次应用论证提供参考。

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平台内TMD对新型Barge浮式风机振动抑制的研究

姜坤, 蔡青青, 李孙伟

2023 (4): 122.

摘要 ( 133 )

PDF(1461KB) ( 82 )

Barge型浮式风机是发展海上风电的重要装备，其运动响应可以通过被动控制装置调谐质量阻尼器（tuned mass damper， TMD）有效抑制。基于ITI Energy Barge风机，本研究设计了新型Barge浮式风机基础，建立平台配置TMD的风机动力学模型，在浮动平台内配置不同位置、质量、阻尼参数TMD，研究风浪载荷作用下风机平台配置最优参数TMD前后浮式风机运动响应的变化。结果表明：在新型风机平台内浮筒顶部配置质量比3%、阻尼比6%的TMD后，风机塔顶前后和左右位移分别减小15.56%、 44.93%，平台纵摇和横摇抑制率达到22.97%、 62.79%，风机塔基前后和左右弯矩分别减少15.62%、 39.8%。此时，TMD控制效果最佳，风机整体稳定性大幅提高。

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渤海多工区交叠区域潜山成像精细处理技术研究与应用

席自彬

2023 (4): 130.

摘要 ( 61 )

PDF(4624KB) ( 53 )

目前，渤海工区已实现三维采集全覆盖，但不同工区施工时间跨度较大，存在多种采集方式。不同工区在采集方向、偏移距范围、振幅大小、频率特征、信噪比等方面存在较大差异，给多工区交叠区域潜山成像带来艰巨挑战。针对渤海多工区交叠区域老资料重处理问题，本文从精细关键处理技术、精细拼接技术、高精度三维叠前深度偏移3个方向着手和重点攻关，以提高潜山构造区成像质量。通过实际资料验证，本文处理方法对渤海多工区交叠区域老资料潜山成像效果提升显著，较好地验证了本文方法的有效性。

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海底沙波对光缆铺设放缆余量计算的影响

周烨琦, 王锐

2023 (4): 135.

摘要 ( 82 )

PDF(4402KB) ( 46 )

海底光缆是现代国际通信的主要基础设施。海底沙波运动的存在，给海床上光缆铺设时放缆余量的计算带来困难。如果放缆余量偏少则会造成铺设完的光缆在沙波两个波峰间存在悬空段，悬空段光缆在洋流和内波的作用下产生的涡激振动及与底床的往复运动会产生磨蚀，因而缩短光缆安全寿命。因此，海底光缆工程设计时，合理计算放缆余量是十分主要的工作内容。本文探讨海底沙波的成因、沙波床面上光缆受害的机理，分析了光缆放缆余量的计算方法，为海底光缆工程设计提供参考。

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基于RBI完整性管理在深水油气开发中的应用

吕劲, 朱礼云, 陈妙谋, 张林

2023 (4): 140.

摘要 ( 109 )

PDF(1449KB) ( 54 )

相对传统的基于时间和状态的检测方法，基于风险检测(RBI)是最近一些年得到快速发展和应用到大型海洋装备的一种新完整性管理检测技术。RBI技术融合数据库管理技术、材料损伤和失效机理分析技术、结构强度有限元技术、裂纹评估断裂力学技术、风险分析和等级评定技术、计算机数字化管理系统等于一体，制定出一套最优化的检测方案和策略，从而实现对高风险结构或设备重点检测，低风险结构或设备放宽检测周期，从而在保障装备结构及设备系统完整性的同时，可有效节约检测成本。本文将比较系统论述如何利用RBI技术实现海上大型油气装备的完整性管理，系统论述如何采用RBI技术对大型深水采油平台的船体、锚系和立管等的结构系统（HullMooringRiser System）进行完整性管理，并着重对基于SN曲线海洋结构疲劳进行了定量风险算例分析。

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