【摘要】：本文敘述了當前海洋石油生產面臨的一個實際問題——海底輸油管道因受沖刷而產生懸空斷裂的現(xiàn)象以及發(fā)生海洋石油泄漏的危害,然后繼續(xù)描述了現(xiàn)階段對于海底輸油管道進行監(jiān)測的幾種方法,順帶提出了基于主動加熱式的海底管道懸空監(jiān)測新技術。 把溫度傳感器(布拉格光纖光柵,DS18B20等)等間距的粘貼在一條恒溫帶表面,再經過防水處理后就形成了沖刷傳感器,可以用來監(jiān)測水中泥沙受沖刷程度。由于泥沙和水的導熱系數(shù)差別很大,熱量在泥沙和水中的變化趨勢也就不同,具體表現(xiàn)為當恒溫帶通電時,處于水中恒溫帶的溫度很快達到平衡并且長時間加熱后其溫度一直保持不變,而處于沙中的溫度一直在緩慢上升；另外,當加熱停止后水中恒溫帶的溫度很快恢復到環(huán)境溫度,而沙中的卻在長時間緩慢下降,根據(jù)這些變化趨勢我們能明顯的區(qū)分水和泥沙的環(huán)境,從而進行沖刷監(jiān)測。 文中第二部分是理論基礎,從熱量傳遞角度來簡單的分析了產生上述現(xiàn)象的原理,在以上的結論得到驗證后我們在實驗室中又做了海底輸油管道受沖刷的懸空監(jiān)測大型試驗,除了用傳統(tǒng)的溫度傳感器外我們進一步改進,把近年來發(fā)展比較快的光纖傳感技術應用上。布里淵光纖傳感技術由于其造價低,采用光信號傳導,可以長距離傳感傳輸,大規(guī)模集成而被人們所日益重視,近年來也開始在海洋石油工程領域進行嘗試應用。文中首先對布里淵光纖傳感原理進行了簡單介紹,然后描述了其在結構健康監(jiān)測領域的應用,進而把它引用到了海底管道懸空監(jiān)測技術中。把布里淵光纖與恒溫帶共線處理然后進行防水封裝就制作成了監(jiān)測試件帶,在試驗中進行了多次循環(huán)測試,結果表明當加熱開始后,處于泥沙覆蓋的試件中光纖布里淵頻率立刻升高,并且在持續(xù)加熱的過程中其一直保持緩慢增長,而處于懸空段試件中的光纖布里淵頻率小幅度升高后,隨著加熱時間的持續(xù)其幾乎保持穩(wěn)定。 最終的試驗表明基于主動加熱式的海底管道沖刷懸空監(jiān)測技術是可行的,另外,使用光纖傳感技術使得到對上百公里的海底管道進行全程一次性監(jiān)測也有望成為現(xiàn)實。這樣,就可以對海底埋設的長距離輸油管道進行沖刷監(jiān)測,防止其懸空斷裂,此技術進一步提升了海洋石油生產的安全保障。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P756.2
【圖文】：

試驗時我們用圓柱型鐵桶感裝沙和水來模擬河砂環(huán)境，鐵桶直徑6Qcm高90印，放入水和沙總高度7Ocm，其中沙的高度38cm.試驗中我們采用哈爾濱泰達爾公司生產的光纖光柵解調儀對FBG進行實時讀數(shù)采集，頻率為0.IHZ，測試網(wǎng)絡如圖3.3所示。由于制作試件的恒溫帶是柔性的，其并不能直接插入沙中，所以在測試正式開始前還需要把試件綁扎到一根與其具有相同長度的鐵桿上，鐵桿直徑Slnln，綁扎過程中避開內部粘貼有FBG段，且盡量綁扎均勻，目的是使試件與鐵桿接觸相同，減少熱量傳遞的誤差。正式測試開始時先把綁扎后的試件插入沙中32cm深，使 1.2號FBG處于沙中而3.4號位于水中，5.6號則在空氣中，采集5分鐘后接通恒溫帶的電源開始長時間加熱(約4小時);然后再把試件拔出來放入水中進行同樣測試。在以上靜水中測試完成后

基于主動加熱式的海底管道懸空監(jiān)測技術熱后溫度立即升高了17“，并且在長時間加熱的過程中溫度一直在緩慢增加，當時間持續(xù)3.5小時后，溫度達到23.6“，而當其處于水中時，溫度達到13.2“并本保持不變的趨勢，即使在加熱4個小時后也只是13.6“，兩者溫度相差約10”。因為水的導熱系數(shù)比沙小，相同的加熱過程中，恒溫帶周圍的沙積聚了更多的熱量，熱的持續(xù)進行沙中的溫度定會慢慢升高。2號FBG處于水中和沙中的溫度變化趨1號的完全一致，兩者溫度也相差6”，可以說明在恒溫帶加熱的過程中，處于水FBG的溫度在達到平衡后基本保持不變，而處于沙中的FBG隨著加熱的持續(xù)進行溫緩慢的增加。1一FBG

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本文編號：2719704