水下基础冲刷模型试验分析研究
水下生产系统是经济、高效开发边际、深海油气田的关键技术之一，目前水下生产系统在国外已较为成熟、经过了大量工程项目实践检验由于我国深水油气田开发起步较晚，目前水下生产系统在应用方面缺乏经验，这一现状影响了我国深海油气资源的开发。水下生产基础所处的海洋环境一般非常恶劣，在波浪、潮流等水动力作用下，水下生产基础附近底沙极易发生搬运、侵蚀，从而导致海底水下生产系统冲刷，失去稳定性，进而引发海底管道断裂等破坏事故，造成巨大的经济损失和环境污染。 水下生产系统是由水下井口等整套水下生产设备及海底管道组成的海上油气生产系统。具有投资低，水下设备可重复利用，油井布置灵活，受自然灾害影响小等优势，广泛应用于深水油田以及边际油田的开发。 本文依托于国内某海油公司委托的水下生产基础的物理模型实验，以保证近底流速同原型满足重力相似准则的模型实验做为主要的研究手段。主要研究工作如下: 1)本文以经一定比例缩小后的水下生产基础模型为研究对象，在不同的波流联合工况作用下获得结构物周边区域流场变化进行分析研究。通过施加不同的波速、流速的工况组合，在特定的工况组合下进行全程的数据采集。经后续的数据处理，对水下基础附近的流场进行较为全面的分析;在揭示水下基础对周边流场的影响变化的同时，重点对水下基础迎流面和北流面进行分析研究，总结在波流工况下水下生产基础结构物附近的流场变化规律。 2)本文对不同的波流联合工况下结构物附近的冲刷坑的平面冲刷形态、平面冲刷区域分布进行分析，在满足实验要求的同时进行边界条件相应简化处理。在近底流速同原型满足重力相似准则的实验条件下进行探索性实验。通过不同的波流联合工况的组合主要观测结构物迎流而和被流面的泥沙冲淤形态，并且对其分布进行分析研究规律。另一方面可作为重要的实验成果为实际工程提供理论参考，具有很高的应用价值。 3)本人基水下生产基础结构模型进行波流联合作用下的局部冲刷物理模型试验研究，分析在不同的工况下的冲刷深度与基础冲刷形态的规律。并通过水下摄像对实验过程中水下基础结构物附近的泥沙启动进行有效捕捉;水下摄像则主要对水下基础结构物附近的泥沙冲淤形态进行实时的监控。通过实验后全站仪测量在获得不同工况下，特征冲刷区域的最大局部冲刷深度，并进行分析研究。
深海油气资源;水下生产系统;物理模型实验;重力相似准则
中国海洋大学
硕士
水利工程
赵林
2015
中文
TE53
81
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）