柔性管道骨架层压溃失效机理和安全评价方法研究进展

陈严飞，刘 昊，孙伟栋，董绍华，覃雯琪，高莫狄，马 尚

(1. 中国石油大学(北京) 油气管道输送安全国家工程实验室，北京 102200； 2. 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116024； 3. 中集海洋工程有限公司，广东 深圳 518000)

全球海洋油气资源十分丰富，目前世界海洋油气探明可采储量为13 215亿桶(约1 802.53×108t)油当量，占全球含油气盆地总储量的三分之一以上[1]。随着海洋油气不断地开发，逐渐由浅水区开发至深水区，全球深水区最终潜在石油储量高达1 000亿桶，深水是世界油气的重要接替区[2]。但是深水区油气勘探与开发受到恶劣环境、高风险和高技术的限制[3]。非黏结柔性管道由于耐腐蚀性、易铺设和良好的柔性使其适用于深水油气开发[4]。

深水非黏结柔性管道是由金属层和聚合物层复合而成，不需要化学物质进行黏结，层与层之间允许相对滑动，而且用户可以根据自己的实际需要在设计时适当增加或者减少层数，比如保温层。由于各层之间允许存在相对位移，管道的抗弯曲能力也随之得到提高，因此，非黏结柔性管道能更好地适应海洋中复杂环境，典型的非黏结柔性管道结构如图1所示[5-6]。

图1 典型非黏结柔性管道结构示意Fig. 1 Illustration of un-bonded flexible pipe

由内层到外层依次为骨架层、内衬层、抗压铠装层、耐磨层、抗拉铠装层、耐磨层、抗拉铠装层、耐磨层、中间包覆层、保温层、外包覆层。其中骨架层的主要功能是抵抗外压荷载，提供足够的径向刚度来支撑内衬层，防止软管承受外压时……