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天大建成“全尺寸深水立管地震、疲劳试验平台”成为深海采矿和油气开发的关键核心试验装备

发布时间:2021-03-05 14:34:31    浏览次数:98    来源:天津大学

本站讯(记者 刘晓艳 通讯员 段庆昊 摄影 郭程)对于深海矿产资源和油气开发开采来说,立管作为连接水面平台与海底井口的唯一通道,是深海矿产资源和油气开发的关键核心技术。然而,受到高盐度海水环境以及地震、超强台风等影响,即便是粗壮的立管在复杂荷载作用下,可能会导致疲劳损伤、断裂,不仅给生产带来巨大损失,也会造成海洋环境污染。2021年3月1日,天津大学“全尺寸深水立管地震、疲劳试验平台”通过中国船级社论证,正服务于我国南海重大工程。对我国南海油气和深海矿产资源开发,对于我们海洋装备走向世界具有里程碑意义。

目前我国的深海油气技术比较发达国家水平仍然有差距,至今50%以上技术依赖于西方国家。依据国际惯例,海上结构为了安全,在设计、安装前,需要通过试验,以通过美、欧或中国船级社认证。这个过程在国外进行往往需等待至少2-3个月。在国家有关方面,尤其是中海油的大力支持下,国家973计划首席科学家余建星教授团队和中海油组织海内外研究团队历经一年多的攻关和建设,建成了世界比现有同类装备尺度、功能、性能更好的“全尺寸深水立管地震、疲劳试验平台”。平台可做全尺寸深海采矿研究、设计试验。平台的建成,使我国可第一时间对海洋工程项目做工程实验,保证质量、保证工期。

据悉,该平台是国家重大攻关专项的关键核心部分。为了更快完成试验平台建设,课题组加班加点,在国庆、元旦包括春节等节假日都在研制和攻关。除天津大学课题组外,项目攻关团队还包括各协助单位,如无锡思进液压有限公司、天津德赛海洋装备有限公司、天津市北洋水运水利勘察设计研究院有限公司、天津市众甫科技有限责任公司、天津市九鼎云图智能数据技术有限公司等。

该设备采用了天津市九鼎云图智能数据技术有限公司的远程智能监控系统,实现了智能远程、全程监控实验室内的所有试验数据及控制操作,保证了试验平台的安全和方便简洁,具有很好的先进性、适用性和可靠性。监控室统一管理前端多台管理主机,并且在同一屏幕上画面分割,显示所有前端的管理主机画面,方便科研人员的研究设计和确保深海结构实验室的安全可靠。

试验平台的反力架由100mm厚的钢板焊接而成,重126吨。在研制过程中,焊接面临着极大的挑战。天津德赛海洋装备有限公司通过反复攻关,克服了大尺度焊接等难题,此装备比欧美同类装备轻巧,安全系数更高达9.1,适用范围比目前西方国家的现有全尺寸实验室更广。

该试验平台全长26.5米,由反力架、电气操作平台、轴力推拉加载系统、弯矩加载系统、内压加载系统、管端自锁密封系统、液压加载系统、泵站及远端智能控制系统等组成,可实现全尺寸管道的全周期试验。与国外同类平台相比较,该平台可试验立管长度最长,适应管径种类最多,管道尺寸、各种加载载荷形式、各种载荷(包括轴力、弯曲疲劳、内压、扭矩)最大加载指标都可重现南海和国际任何海域复杂的环境,可再现立管在深海环境下生命周期全部历程。

项目团队负责人余建星教授介绍,试验平台可模拟深海全尺寸立管在全生命周期的受力情况。如半潜式平台和深海矿产资源开发的母船和立管的相互作用;设施在经历亿次以上反复的波峰波谷运动时的影响;可模拟遭遇二百年一遇的地震、台风作用下所有的动荷载和静荷载等等。试验平台不仅能完全模拟出这些极端环境,而且还能对其平时所受到高应力、中应力和低应力进行全尺寸多功能的模拟。这完全符合现有国际规范和标准,尤其中国船级社的认证标准。试验平台无论是尺寸、功能还是性能,目前都是世界最好的,可以确保我们海洋核心装备设计的安全可靠,而且具有很高的科研价值。

余建星教授表示,该试验装置不仅可用于焊缝疲劳检验,还可以用于结构本身疲劳强度检测。除做立管疲劳和安全试验外,改造后,可用于母船与立管相互作用,检测软管、脐带缆、锚链等结构的疲劳强度及其安全可靠性,这也是深海矿产开发的关键核心实验装备。该平台的建造不仅可为我国科研服务,按照中国船级社的介绍,平台完全具备服务于实际生产设计和建造的能力。

(编辑刘晓艳 柳嘉澍)

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