企業(yè)博士后項目立項表

1、中海石油研究中心博士后科研工作站2008 年海洋工程類研究課題立項表項目名稱LNG 大型低溫儲罐力學分析與強度設(shè)計研究項目的提出及可行性分析本課題擬針對LNG 大型立式圓筒低溫儲罐，著重研究在設(shè)計條件、操作條件、試壓條件、地震條件和風栽條件下的固、流、熱的行為，為建立儲罐的設(shè)計計算方法提供理論依據(jù)。近年來全球LNG的生產(chǎn)和貿(mào)易日趨活躍，正在成為世界油氣工業(yè)新的熱點。為保證能源供應(yīng)多元化和改善能源消費結(jié)構(gòu)，一些能源消費大國越來越重視LNG的引進，國際大石油公司也紛紛將其新的利潤增長點轉(zhuǎn)向LNG業(yè)務(wù)， LNG將成為石油之后下一個全球爭奪的熱門能源商品。目前LNG是全球增長最快的一次能源。當前中國經(jīng)

2、濟持續(xù)快速的發(fā)展勢頭仍在繼續(xù)，但是為保障經(jīng)濟的能源動力卻極度緊缺。在國際石油價格節(jié)節(jié)升高的情勢之下，中國的能源危機越發(fā)顯得更加嚴重。隨著國家對能源需求的不斷增長，引進LNG將對優(yōu)化我國的能源結(jié)構(gòu)，有效解決能源供應(yīng)安全、生態(tài)環(huán)境保護的雙重問題，實現(xiàn)經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要作用。據(jù) BP公司 2002 年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)， 世界 LNG總貿(mào)易量已從1964 年的 8 萬 t 上升到 2001 年的 10359萬 t ，年均增長率高達22%。 2002 年 LNG占全球天然氣消費量的6%，占國際天然氣貿(mào)易量的26%。過去的 20 年間， 全球 LNG貿(mào)易量年均增長64%。預計到 2007 年， LN

3、G在天然氣市場的份額預計將上升到 9.5%，由此可見全球LNG貿(mào)易增長速度之快。隨著我國環(huán)境保護要求的日益增高，天然氣作為是潔凈能源燃料已經(jīng)越來越重視，再加上原油價格的長期居高不下，給該行業(yè)的發(fā)展提供了機會。國家規(guī)劃在東部沿海地區(qū)建設(shè)LNG接收站，用于對國內(nèi)天然氣市場的缺口補充。一期規(guī)模約3 6Mt/a 站，二期規(guī)模可達10Mt/a 站，十年內(nèi)可能建設(shè)11 站，市場潛力巨大。另外LNG項目的經(jīng)濟效益高,從福建 LNG接收站費用組成看，LNG儲罐 EPC總包費用在810 億人民幣，接收站 EPC總包費用在15 億人民幣左右( 部分設(shè)備屬于CFRE),收益大約在15%25%，效益非?？捎^。從技術(shù)成

4、熟度上講， 世界 LNG技術(shù)的問世已有半個多世紀的歷史。自世界第一座工業(yè)規(guī)模的LNG裝置于 1941 年在美國克利夫蘭建成以來，LNG技術(shù)迅速增發(fā)展，裝置規(guī)模逐步加大，并形成了LNG生產(chǎn)、儲存、海上運輸、接收終端及再氣化、供用戶使用的完整系統(tǒng)工程，各個環(huán)節(jié)的技術(shù)與管理已經(jīng)成熟。相對于世界LNG的應(yīng)用，我國的LNG發(fā)展剛剛起步。中國有少數(shù)幾個城市已經(jīng)用上了LNG，幾個沿海省市的LNG項目正在積極規(guī)劃建設(shè)之中。目前海油總投資建設(shè)和準備啟動的LNG項目如下：廣東大鵬LNG ( 廣東大鵬液化天然氣有限公司)福建 LNG（中海福建天然氣有限責任公司）浙江 LNG（中海浙江寧波液化天然氣有限公司）上海 L

5、NG（上海液化天然氣有限責任公司）海南 LNG粵東 LNG深圳 LNGLNG專利技術(shù)主要掌握在日本、美國、 法國、英國等國家的部分公司手中。對于大型低溫儲罐，目前國內(nèi)沒有這方面的設(shè)計標準，主要參考美國、歐洲和日本的有關(guān)標準；現(xiàn)在實施的幾個LNG接收站項目，主要是由國外公司負責關(guān)鍵工程的設(shè)計，國內(nèi)公司只是做一些配套工程設(shè)計。面對日益增長的市場需求，通過科研攻關(guān)和技術(shù)開發(fā)掌握相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的型低溫儲罐設(shè)計能力是必要的，也是迫切的。LNG大項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題1) 建立和掌握 LNG液體在設(shè)計條件、操作條件、地震條件和風栽條件下的力學行為分析方法。2) 建立和掌握 LNG大

6、型低溫儲罐結(jié)構(gòu)（包括預應(yīng)力混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等）在設(shè)計條件、操作條件、試壓條件、地震條件和風栽條件下的力學行為分析方法。3) 建立和掌握 LNG大型低溫儲罐結(jié)構(gòu)在設(shè)計條件、操作條件、試壓條件、地震條件和風栽條件下的熱力行為分析方法。4) 建立和掌握 LNG大型低溫儲罐結(jié)構(gòu)、 LNG液體和熱的耦合在設(shè)計條件、操作條件、試壓條件、 地震條件和風栽條件下的力學行為分析和計算方法。5) 提出 LNG大型低溫儲罐設(shè)計計算程序，提交軟件產(chǎn)品。6) 形成 LNG大型低溫儲罐設(shè)計規(guī)程。7) 對 LNG儲罐結(jié)構(gòu)的失效模式分析、動力分析、結(jié)構(gòu)的斷裂力學分析以及腐蝕疲勞分析。8）儲罐的在線監(jiān)測及數(shù)據(jù)評價，風險分析，安全

7、預警標準。項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益1）技術(shù)經(jīng)濟效益通過完成該課題的研究， 掌握 LNG大型低溫儲罐設(shè)計技術(shù)， 具備自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)計和建造做法，使國內(nèi)的 LNG技術(shù)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，改變該行業(yè)在技術(shù)上依托國外公司的現(xiàn)實。2）社會效益通過完成該課題的研究，掌握 LNG儲罐設(shè)計建造技術(shù)，可帶動公司相關(guān)業(yè)務(wù)的發(fā)展，形成專有的設(shè)計 / 建造技術(shù)，并進行產(chǎn)業(yè)化，對公司的發(fā)展具有很大的意義。根據(jù)當前國際LNG技術(shù)與市場的發(fā)展情況，尤其是中國國內(nèi)LNG市場以及國內(nèi)各大油公司大力開發(fā) LNG接收終端的情況，掌握該技術(shù)，并應(yīng)用于國內(nèi) LNG工廠的設(shè)計、建設(shè)中，通過市場的發(fā)展形成國內(nèi)完

8、整的 LNG產(chǎn)業(yè)。同時帶動國內(nèi)鋼材、設(shè)備、材料等行業(yè)的研制開發(fā)，有很好的社會效益。項目名稱大型組塊雙船浮托安裝中柔性連接多物體水動力響應(yīng)研究項目的提出及可行性分析本課題擬針對大型組塊（ 15000 噸左右） 雙船運輸和雙船浮托安裝過程中，兩條船及其與船柔性連接的組塊在波浪中的水動力響應(yīng)進行研究，著重研究相關(guān)聯(lián)多物體在波浪環(huán)境下的耦合分析理論，及波浪的反射干擾對響應(yīng)的影響等。由于人類對石油能源的需求越來越多，海上油氣田的開發(fā)也越來越多，要求的工期越來越短，現(xiàn)有大型浮吊數(shù)量已不滿足組塊安裝的需要，且費用越來越高，尋找替代的低成本的安裝方法是必要的。大型組塊的單船浮托安裝在國內(nèi)外已得到廣泛的應(yīng)用，但

9、這種方法要求下部結(jié)構(gòu)導管架的設(shè)計要滿足單船進入的要求，所形成的門形框架不利于平臺整體結(jié)構(gòu)的抗震。雙船浮托方法有以下意義和特點： 1）探索一種替代浮吊并能保持常規(guī)平臺構(gòu)造形式的大型組塊安裝方法； 2）能有效降低海上安裝成本； 3）除局部需加強外， 導管架和組塊的整體結(jié)構(gòu)保持常規(guī)的形式， 即經(jīng)濟有效的形式；4）由于分析技術(shù)復雜，雙船受力的不同步性和多物體耦合作用等分析技術(shù)的難題，目前在國外此項技術(shù)也是在研究中； 5）在目前工程項目多、船舶資源緊張和浮吊能力不足的情況下，這種安裝方法意義較大。2005 年 11 月 ConocoPhillips 在南美用雙船浮托安裝了一座六腿、1360 噸的井口組塊

10、；2006 年11 月 Murphy/Technip 用雙船浮托為 SPAR 安裝了 3600 噸的組塊。這兩次的雙船浮托安裝都是采用單船運輸，到現(xiàn)場后，由單船向雙船過駁，然后再進行雙船浮托安裝。本次研究將探索雙船運輸、雙船浮托安裝超萬噸組塊的工程解決方案和相關(guān)的數(shù)值模擬分析方法。項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題1. 柔性連接節(jié)點研制2. 多物體相互影響和耦合的分析技術(shù)3. 窄型深吃水船型研制 運動性能好、拖航速度快4. 船模試驗中柔性節(jié)點小比尺試件的研制項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益按照?？偟慕谟媱澕伴L遠規(guī)劃，海總的油田建設(shè)相當繁忙，?？們?nèi)部施工船舶遠遠不能滿足要求。為此，

11、在海總及需求等調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過數(shù)值模擬分析和模型實驗，對雙船浮托法的裝船、運輸與安裝進行研究，以適應(yīng)海洋石油開發(fā)市場的需要。用兩條駁船進行大型組塊安裝，一旦研究成功，不但為海上安裝探索了一種安裝的方法，也為今后平臺組塊的拆除提供了一種低成本的施工方法，因此，本課題成果將為形成雙船浮托的施工產(chǎn)業(yè)打下技術(shù)基礎(chǔ)。項目名稱新型鋼懸鏈線立管疲勞性能研究項目的提出及可行性分析鋼懸鏈線立管集海底管線與立管于一身，一端連接井口，另一端連接浮式結(jié)構(gòu)，無需海底應(yīng)力接頭或柔性接頭的連接，大大降低了水下施工量和難度。與柔性立管和頂部張力立管相比，鋼懸鏈線立管的成本低，無需頂部張力，對浮體漂移和升沉運動的容度大，適用

12、于高溫高壓介質(zhì)環(huán)境。疲勞壽命預測問題是鋼懸鏈線立管設(shè)計的難點，其疲勞損傷分為浪致振動疲勞（低應(yīng)力循環(huán)的高周疲勞）與渦激振動疲勞（高應(yīng)力循環(huán)的低周疲勞） 。目前國內(nèi)高校、研究院所都針對立管渦激振動問題進行了理論研究，公司的設(shè)計部門完全可以在此基礎(chǔ)上對其疲勞損傷行為進行深入研究，探討其疲勞性能。項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題本項目的目標是研究新型鋼懸鏈線立管疲勞性能，為新型鋼懸鏈線立管的設(shè)計和制造做好技術(shù)準備。主要的研究內(nèi)容為：1、研究由浪致振動引起的低應(yīng)力循環(huán)的高周疲勞和由渦激振動引起的高應(yīng)力循環(huán)的低周疲勞；2、對高周疲勞和低周疲勞分別進行疲勞損傷評估， 并對這兩個疲勞損傷按規(guī)范進行組合， 得到總的疲

13、勞損傷評估；3、確定新型鋼懸鏈線立管最大疲勞損壞率區(qū)域，尋找抑制高周疲勞和低周疲勞的措施。關(guān)鍵技術(shù)：1、用合適的方法確定疲勞半壽命；2、選用適當?shù)臄?shù)值模擬模型；3、給出深水立管的疲勞壽命的預測及可靠性評估的實用理論和計算方法創(chuàng)新點：1、 鋼懸線立管取代了傳統(tǒng)的柔性立管和頂張力立管；2、 首次對鋼懸線立管的高周疲勞進行深入研究，獲得立管的高周疲勞性能；3、 將渦激振動的分析結(jié)果用于評定立管的疲勞積累技術(shù)難點：1、實驗研究中，復雜的深水環(huán)境如海流、壓力等因素的模擬；2、疲勞壽命曲線的描繪項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益無論是深水氣田還是深水油田，新型鋼懸鏈線立管由于其成本低，

14、無需頂部張力，對浮體漂移和升沉運動的容度大等優(yōu)點越來越受到人們的青睞。但由于海流的作用，新型鋼懸線立管的疲勞問題非常復雜，對其疲勞性能的研究具有較強的實用價值。可以說，新型鋼懸線立管的疲勞性能的研究對于我們設(shè)計制造安全可靠的立管、提高服務(wù)能力、滿足客戶要求，提高市場競爭力都是十分必要的。此項目的完成，也一定會較大提高國內(nèi)新型鋼懸線立管的研制水平，對國內(nèi)深水油氣田的開發(fā)，也會具有較大的影響。項目名稱海上風電場環(huán)境載荷計算理論及結(jié)構(gòu)響應(yīng)與疲勞分析項目的提出及可行性分析海上風電場建設(shè)及其海上風力發(fā)電機組的設(shè)計中關(guān)鍵問題是準確的預報風電場的海洋環(huán)境（風、浪、流、冰）載荷以及與風電機組的相互作用，預報由

15、此引發(fā)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與疲勞問題。雖然，這些問題在海洋石油平臺設(shè)計中已有大量的研究和設(shè)計理論，但是，風電機組、塔架和基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式、運行動力負荷與海洋平臺有很大的不同，系統(tǒng)的剛性遠不能與平臺相比；工作在極淺海域時作用在結(jié)構(gòu)上水動力載荷表現(xiàn)為強非線性、脈動性與多載荷耦合。而現(xiàn)有計算理論、方法以及工程軟件無法處理這類特殊問題。因此，為了提高海上風電場和風電機組的設(shè)計與建設(shè)能力，建立較為完善的風電機組環(huán)境載荷計算理論及結(jié)構(gòu)響應(yīng)與疲勞分析方法，逐漸形成行業(yè)設(shè)計標準，實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化，都是非常重要和必要的?；趪鴥?nèi)現(xiàn)有理論基礎(chǔ)，并借助于國際合作交流，完成該項目的研究目標是可行的。項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題主要目標：

16、建立一套海上風電場環(huán)境載荷計算理論及結(jié)構(gòu)響應(yīng)與疲勞分析方法，能夠數(shù)值模擬風力機葉輪、塔架和基礎(chǔ)的復雜環(huán)境載荷以及結(jié)構(gòu)響應(yīng)，為海上風力電站優(yōu)化設(shè)計和風電場建設(shè)提供設(shè)計依據(jù)。主要研究內(nèi)容：為了實現(xiàn)海上風電場環(huán)境載荷計算理論及結(jié)構(gòu)響應(yīng)與疲勞分析的總體目標，開展以下研究：（ 1） 極淺海條件下波浪運動及其與風電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相互作用的理論模型與數(shù)值方法研究（ 2） 風浪流共同作用風力機情況下的載荷預報（ 3） 復雜海洋環(huán)境下風力機結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)值模擬與模型試驗（ 4） 復雜海洋環(huán)境下風力機結(jié)構(gòu)疲勞分析方法研究（ 5） 風力機模塊運輸過程中運動響應(yīng)創(chuàng)新點：海上風力機環(huán)境載荷計算理論及結(jié)構(gòu)響應(yīng)與疲勞分析方法。項目完

17、成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益技術(shù)經(jīng)濟效益：本項目進行海上風力電站設(shè)計的基礎(chǔ)性研究，提出和研究海上大型風電機組和風電場設(shè)計與建設(shè)的關(guān)鍵理論問題，形成技術(shù)儲備和自主知識產(chǎn)權(quán)，為發(fā)展我國海上風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展和參與國際競爭都具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟效益。推廣應(yīng)用前景:本項目完成的風電場環(huán)境載荷計算理論及結(jié)構(gòu)響應(yīng)與疲勞分析方法研究，將成為其性能分析和設(shè)計技術(shù)標準的基礎(chǔ)，具有海上風電場工程分析和應(yīng)用價值。項目名稱海上固定式結(jié)構(gòu)物損傷機理研究與在役分析評估項目的提出及可行性分析海上固定式結(jié)構(gòu)物（在我國主要是各種導管架式海洋平臺）在服役期間可能會產(chǎn)生裂紋、凹痕、腐蝕等缺陷和損傷。隨著海洋石油事業(yè)的

18、發(fā)展，有些平臺已經(jīng)接近或達到了它們原來的設(shè)計壽命，正步入其后服役期。這些老齡平臺的許多構(gòu)件已不同程度地出現(xiàn)各種缺陷和損傷。為了確保海上結(jié)構(gòu)物的安全甚至延長結(jié)構(gòu)物的使用壽命，這就需要對各種缺陷和損傷的機理進行深入研究，并對結(jié)構(gòu)物進行綜合而全面的評估。以往對海上固定式結(jié)構(gòu)物的在役分析評估已開展過一定的研究，但在各種缺陷和損傷產(chǎn)生的機理，缺陷和損傷發(fā)展的機理和規(guī)律以及對結(jié)構(gòu)物不同形式、程度的影響這些方面的研究較少。通過以上問題的深入研究能對存在缺陷和損傷的結(jié)構(gòu)物以及需要延長使用壽命的結(jié)構(gòu)物作出更為可靠、更為準確的在役分析評估。從而極大地降低了各種缺陷和損傷帶來的風險，確保海上石油開采作業(yè)更加安全。項

19、目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題本項目的目標是研究海上固定式結(jié)構(gòu)物損傷機理及其評估技術(shù)。主要的研究內(nèi)容為：1. 各種缺陷和損傷產(chǎn)生的機理，缺陷和損傷發(fā)展的機理和規(guī)律以及對結(jié)構(gòu)物不同形式、程度的影響。2. 固定結(jié)構(gòu)物存在缺陷和損傷情況下的相關(guān)的評估技術(shù)。項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益海上固定式結(jié)構(gòu)物在服役期間，缺陷和損傷嚴重地影響著結(jié)構(gòu)物的安全。另外隨著海洋石油事業(yè)的發(fā)展，有些平臺已經(jīng)達到或超過了它們原來的設(shè)計壽命，正步入其后服役期。但是由于國家財力的制約 , 必須對現(xiàn)有平臺進行挖潛，延長在役平臺的使用年限成為一項非常緊迫和具有全局戰(zhàn)略性及重要意義的任務(wù)。為此本課題的研究能對存在缺

20、陷和損傷的結(jié)構(gòu)物以及需要延長使用壽命的結(jié)構(gòu)物作出更為可靠、更為準確的在役分析評估。從而極大地降低了各種缺陷和損傷帶來的風險，確保海上石油開采作業(yè)更加安全，對中海油乃至國家都有著積極的經(jīng)濟效益和社會效益。項目名稱深遠海浮式中繼站概念研究項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題1移動式深遠海后勤保障設(shè)施總體方案預研8) FPSO式方案預研；9) FPS型組合式方案預研；10) 模型試驗技術(shù)；2移動式深遠海后勤保障設(shè)施功能設(shè)置預研1) 作業(yè)的材料儲存與供應(yīng)系統(tǒng)研究；2) 油、水儲存與供應(yīng)系統(tǒng)研究；3) 臺風條件下生命安全保障系統(tǒng)研究；4) 臺風期多艘作業(yè)船臨時?？糠绞窖芯浚?) 深水后勤保障設(shè)施功能設(shè)計；3大型浮體

21、深水定位技術(shù)研究1) 深水大型浮體的定位方式研究；2) 多模塊定位與控制策略研究；3) 深水大型浮體系泊定位方案研究；4大型系泊浮體性能與結(jié)構(gòu)強度研究1) 深水系泊浮體穩(wěn)性分析；2) 大型浮體的水動力特性及運動性能研究；3) 大型浮體結(jié)構(gòu)強度及疲勞分析技術(shù)；4) 大型浮體結(jié)構(gòu)連接技術(shù)；5) 大型浮體結(jié)構(gòu)的安全評估技術(shù)；項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益(1) 在當前國際政治風云不斷變化情勢下，掌握深海技術(shù)自主開發(fā)深海油氣資源，這對于開發(fā)我國深海油氣資源，提高我國經(jīng)濟實力和國際地位非常重要。(2) 國內(nèi)外海洋工程的巨大市場與潛力，既是跨越式發(fā)展的機遇，也是技術(shù)實力上的較量。本

22、課題的研究工作可以填補國內(nèi)大型深水浮式平臺設(shè)計技術(shù)的空白，初步形成深水浮式平臺的設(shè)計能力，培養(yǎng)和鍛煉一支了解深水平臺應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀、掌握其基本設(shè)計和研究方法的人才隊伍，建立一套以工程開發(fā)為目標、以企業(yè)為牽頭、以國內(nèi)相關(guān)科研單位為主要力量的技術(shù)體系，為海洋石油未來的深海油氣田開發(fā)和深水工程技術(shù)研究奠定基礎(chǔ)。實現(xiàn)以上目標，不僅可以有效打破國外在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，避免對國外公司和國外技術(shù)的完全依賴、有效降低深海油氣田開發(fā)工程成本、掌握深海開發(fā)的主動權(quán)，而且可以為今后國內(nèi)深水工程技術(shù)的自主研發(fā)和自主創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。(3) 本課題的成功必將在未來國內(nèi)海洋工程市場上占據(jù)主導地位，在國際海洋工程市場上也會提高我

23、們的競爭能力。因此，可以說，本課題研究成果將會為未來我國深水油氣開發(fā)提供技術(shù)基礎(chǔ)，帶來潛在的巨大經(jīng)濟效益， 發(fā)展前景廣闊。 通過對深遠海移動式補給基地的概念研究，可以有效帶動我公司在深水油氣開發(fā)平臺的設(shè)計、建造和安裝等領(lǐng)域的全面發(fā)展，有力拓寬公司在國際海洋工程產(chǎn)業(yè)鏈中的發(fā)展空間，增強我公司的核心競爭力，進而在未來的深水海洋工程裝備市場中占有重要的一席之地。項目名稱深水流動保障工藝研究項目的提出及可行性分析本課題擬針對深海油氣輸送管道工藝流動保障方面，著重研究管道在深海復雜環(huán)境條件下油氣層等產(chǎn)出的流體安全輸送的問題，包括輸送工藝的水力和熱力計算、立管的段塞流的預測、水化物的預測及采取的措施以及深

24、水管道的清管等問題，為適于惡劣深水環(huán)境條件的深海管道及立管的工藝設(shè)計提供理論依據(jù)。我國陸地及淺海油氣田已開發(fā)多年，油氣儲量已逐漸枯竭。隨著我國能源消耗的不斷增加，為保障我國能源安全及石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，油田開發(fā)必將會由淺海轉(zhuǎn)向深海。目前，我公司正在涉足深水油氣田的開發(fā)研究，對深水管輸工藝的研究及設(shè)計均處于空白狀態(tài)。隨著中石油、中石化等大型公司向深水進發(fā)，著眼于我公司的長遠發(fā)展及核心競爭力的提升，使公司在今后的海洋石油開發(fā)中仍處于戰(zhàn)略制高點，有必要對深水油氣田開發(fā)管輸工藝流動保障進行研究，為深水油氣田的開發(fā)早作技術(shù)儲備。國外對深水油氣田的開發(fā)已進行了多年，國外的研究機構(gòu)也正在該領(lǐng)域的研究，已積累了一

25、定的經(jīng)驗。為填補國內(nèi)空白，縮小與國外先進水平的差距，需對該項技術(shù)進行研究，同時學習國外的先進技術(shù)及經(jīng)驗，為深海油氣田的開發(fā)提供技術(shù)保障。國外已有相當成熟的技術(shù)及經(jīng)驗，因此技術(shù)上可行。項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題11) 通過對該項技術(shù)的研究，開展適合我國深海油氣田特色的油氣水混輸系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究和新技術(shù)的前瞻性研究， 最終形成以深水流動保障技術(shù)為核心，包括水下生產(chǎn)工藝、 多相流管輸，掌握深水海底管線海管工藝的設(shè)計及計算方法；12) 研究并掌握深水海底管線海管工藝的水力和熱力計算的理論和計算軟件。13) 對于深海海管立管較長，研究一套斷塞流問題預測和段塞量的計算方法和計算手段。14) 形成一套開展

26、深水工藝流動保障設(shè)計的設(shè)計推薦作法或者設(shè)計規(guī)程。項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益(4) 通過對對深水油氣田開發(fā)管輸工藝流動保障進行研究，解決深水海管工藝設(shè)計及計算的主要難題，為海管立管結(jié)構(gòu)及平臺工藝設(shè)計提供正確依據(jù)。(5) 通過對該項技術(shù)的研究，可確定深水海底管線合理的設(shè)計壓力，以有效降低海底管線的工程投資。(6) 通過對該項技術(shù)的研究，可確定最優(yōu)化的斷塞流捕集器尺寸，降低工程投資。(7) 通過對該技術(shù)的研究與掌握，可以增強公司的技術(shù)儲備，拓寬公司的業(yè)務(wù)范圍，增強公司的競爭力。(8) 為深水管道的工藝設(shè)計提供理論依據(jù)，保障深水油氣資源開發(fā)的安全有著重要意義。項目名稱深水管

27、道鋪設(shè)過程中管道力學行為與強度設(shè)計理論研究項目的提出及可行性分析深水管道鋪設(shè)研究是深水油氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一，其中很大一部分將在2000 3000 米水深的海域進行。該水深條件下的波浪、地質(zhì)條件等非常復雜，水壓巨大，在這樣環(huán)境下鋪設(shè)海底油氣管道，會產(chǎn)生許多技術(shù)困難。同時，在對鋪設(shè)過程的理論分析時，其控制方程具有很強的非線性且邊界可動，使得求解困難，從而導致鋪管過程的力學行為分析具有相當?shù)碾y度。國內(nèi)外研究者關(guān)于海洋管道力學行為與強度設(shè)計理論方面做了不少研究工作，但大都是關(guān)于淺海的，深海的研究工作并不多，而針對在深海鋪設(shè)的管道力學行為研究更少。在國內(nèi)，針對建立2000-3000 米水深條件下管道鋪

28、設(shè)過程中渦激振動、疲勞、靜水壓潰、屈曲、懸跨、干擾、流固耦合等問題的成因機理及規(guī)律以及管道鋪設(shè)J 型鋪管法和S 型鋪管法施工中的強度（屈服、屈曲、疲勞和斷裂）控制指標和規(guī)范研究均屬空白。即使在國外，對疲勞、靜水壓潰和屈曲的研究僅限于1000 米水深，鋪管時的強度控制指標和規(guī)范也僅適用于1000 2000 m 水深處。對2000-3000 米水深對J 形鋪管法和 S 形鋪管法研究也剛剛開始，而對渦激振動、懸跨、干擾、流固耦合和斷裂等的研究則尚未開展。本課題擬針對深海管道鋪設(shè)過程中，管道在深海復雜環(huán)境和地質(zhì)條件下渦激振動、疲勞、靜水壓潰、懸跨、流固耦合等問題的成因機理展開研究，為適于惡劣環(huán)境和復雜

29、地質(zhì)條件的深海管道設(shè)計、安裝、鋪設(shè)技術(shù)及程序提供理論依據(jù)。我公司擁有大型鋪管作業(yè)船、豐富的近海管道鋪設(shè)施工經(jīng)驗和先進的海管鋪設(shè)技術(shù)，具有雄厚的技術(shù)實力和研發(fā)力量。因此，結(jié)合國家大力發(fā)展深海裝備技術(shù)戰(zhàn)略的實施，適時進行深海管道鋪設(shè)理論的研究是切實可行的。此外，近期深海鋪管船項目的啟動，對于該項研究也具有促進作用。項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題15) 建立和掌握2000-3000 米水深條件下鋪設(shè)過程中管道的力學行為分析與計算方法。16) 提出 2000 米水深條件下管道鋪設(shè)過程中渦激振動、疲勞、靜水壓潰、屈曲、懸跨、干擾、流固耦合等問題的成因機理及規(guī)律。17) 提出深水鋪設(shè)過程中抑制管道發(fā)生渦激振動的

30、方法及計算程序，建立鋪設(shè)過程中管道的屈曲與疲勞斷裂控制準則，提交軟件產(chǎn)品。4）形成 2000-3000 米水深條件下管道鋪設(shè) J 型鋪管法和 S 型鋪管法施工中的強度（屈服、屈曲、疲勞和斷裂）控制指標和規(guī)范。項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益為了在 2000-3000 米海底勘探與開采油氣產(chǎn)品，將面臨新的挑戰(zhàn)。研究深水管系統(tǒng)在鋪設(shè)過程中的力學行為是研究深水管道問題的關(guān)鍵。通過理論分析和試驗研究管道在鋪設(shè)過程中的力學行為，確定管道的抗屈曲、疲勞斷裂等的控制標準，為深水管道的設(shè)計、安裝、鋪設(shè)提供理論依據(jù)，保障深水油氣資源開發(fā)的安全、貫徹國家深海開發(fā)戰(zhàn)略有著重要意義。該項研究不僅

31、填補國內(nèi)相關(guān)研究領(lǐng)域的空白，其研究成果也將達到國際先進水平。項目名稱深水導管架外加電流陰極保護研究項目的提出及可行性分析本課題擬針對深水導管架外加電流陰極保護，著重研究深水導管架在深海復雜環(huán)境條件下的外加電流陰極保護設(shè)計，包括輔助陽極的布置方式，輔助陽極結(jié)構(gòu)形式和輔助陽極的選擇，通過電位場數(shù)值模擬計算確定輔助陽極的數(shù)量和位置優(yōu)化工作，通過對輔助陽極位置的優(yōu)化確定電纜布線的優(yōu)化，最終提出外加電流陰極保護的設(shè)計方案，并應(yīng)用于海上結(jié)構(gòu)物的陰極保護設(shè)計。目前，在海洋結(jié)構(gòu)物的陰極保護設(shè)計中，廣泛使用各種Al 基、 Zn 基和 Mg基犧牲陽極，采用犧牲陽極的優(yōu)點是整個陰極保護系統(tǒng)簡單，不用維護，但使用犧牲

32、陽極消耗了大量的有色金屬，并且大大增加了導管架或立管等海洋工程結(jié)構(gòu)物的荷載，同時大量的有色金屬及重金屬離子溶解在海水中也造成了海洋環(huán)境的污染。外加電流陰極保護系統(tǒng)采用整流電源系統(tǒng)，通過輔助陽極及連接電纜形成的陰極保護系統(tǒng)。外加電流的優(yōu)點是可以避免有色金屬的消耗，減少導管架和立管等海洋工程結(jié)構(gòu)物的重量。缺點是需要占用平臺組塊空間放置整流電源裝置，需要布置電纜和輔助陽極及參比電極等電位控制系統(tǒng)。由于近年來相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使得外加電流陰極保護系統(tǒng)越來越完善，已經(jīng)可以較好地取代犧牲陽極系統(tǒng)。因此，外加電流陰極保護系統(tǒng)的研究對于深水導管架和深水海底管線立管的保護具有重要意義。項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題18

33、) 深水海洋工程結(jié)構(gòu)物外加電流陰極保護的輔助陽極研究； 目前有各種成功應(yīng)用的外加電流輔助陽極，要篩選適合海洋工程陰極保護的犧牲陽極，選出單位面積排流量大、消耗小、表面活化快的輔助陽極材料。（上文中犧牲陽極一次可能有誤）19) 研究輔助陽極的布置形式，包括不同陽極布置形式對海洋工程結(jié)構(gòu)物陰極保護電位場的影響，通過有限元分析，確定比較適宜的陽極布置設(shè)計，例如采用遠陽極設(shè)計時，要考慮電位場的分布，周邊海管等結(jié)構(gòu)的影響等。如果采用近陽極系統(tǒng)，要考慮陽極的屏蔽和陽極屏的設(shè)計。20) 深水結(jié)構(gòu)中陰極保護的電纜布置設(shè)計， 提出適合海洋工程結(jié)構(gòu)陰極保護系統(tǒng)使用的電纜布置方式和布線方法。21) 形成深水海洋工程

34、結(jié)構(gòu)物陰極保護設(shè)計的系統(tǒng)設(shè)計方法，提出設(shè)計指南性的設(shè)計指導大綱。22) 復雜條件下數(shù)學模型邊界條件的獲得，如壓力、鹽度、含氧量、流速等因素 對陰極極化曲線的影響及隨時間的變化；6）復雜結(jié)構(gòu)陰極保護的數(shù)值模擬計算。項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益深水海洋結(jié)構(gòu)物采用外加電流陰極保護技術(shù)可以減少犧牲陽極的用量甚至完全取消犧牲陽極。因此可以大大減輕導管架的重量，減少結(jié)構(gòu)所受荷載，從而直接和間接減少結(jié)構(gòu)鋼材用量。深水海底管線立管采用外加電流系統(tǒng)業(yè)可以有效減少立管荷載及由此引起的投資費用。項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題本項目的目標是研究雙絲自動埋弧電磁攪拌焊接設(shè)備及工藝的關(guān)鍵技術(shù)， 為海洋

35、石油平臺的建造做好技術(shù)準備。主要的研究內(nèi)容為：1. 試制一臺電磁攪拌焊接設(shè)備，其中包括電磁發(fā)生電源以及執(zhí)行機構(gòu)。2. 研究電磁攪拌的工藝參數(shù)，達到細化晶粒的目的。3. 雙絲自動埋弧電磁攪拌焊接接頭與常規(guī)焊接接頭CTOD 對比試驗。4. 研究電磁攪拌機理，包括：外加磁場與電弧、焊絲金屬與焊接熔池熔體的相互作用；在外加磁場作用下焊縫的一次結(jié)晶過程；在外磁場作用下，二次晶界的形成；電磁場作用對焊縫缺陷和焊接接頭物理-化學性能影響等。關(guān)鍵技術(shù)：1. 研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的雙絲自動埋弧電磁攪拌焊接設(shè)備。2. 掌握雙絲自動埋弧電磁攪拌焊接工藝的關(guān)鍵技術(shù)。創(chuàng)新點：1. 首次將電磁攪拌焊接技術(shù)引入到雙絲自動埋

36、弧焊接領(lǐng)域。2. 深入研究電磁攪拌機理。技術(shù)難點：采用外加電磁場的電弧焊接時, 由于參數(shù)（例如，外加磁場頻率，磁感應(yīng)強度等）的選擇不當 , 反而容易造成焊接接頭中晶粒的粗大。同時, 該技術(shù)對操作人員的技術(shù)水平要求較高，如果操作人員缺乏系統(tǒng)的技術(shù)指導, 造成用電磁攪拌細化焊接接頭晶粒的效果不穩(wěn)定, 甚至造成焊縫成型的惡化, 降低了焊接接頭的質(zhì)量, 影響磁控電弧焊接技術(shù)的廣泛應(yīng)用。項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益經(jīng)過對雙絲自動埋弧電磁攪拌焊接設(shè)備及工藝的研究，可以實現(xiàn)通過改變柱狀晶生長方向、促進柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變、細化組織、影響初生相與共晶組織的形貌和尺寸、縮短枝晶臂間距、影

37、響成分均勻性、控制界面形狀等方式改善焊縫及熱影響區(qū)組織，顯著提高海洋工程鋼結(jié)構(gòu)的強度、韌性和使用壽命，提高海洋工程鋼結(jié)構(gòu)的安全使用系數(shù)，從而避免重、特大事故的發(fā)生。此外，經(jīng)過該項目的研究，可以對我公司提高綜合服務(wù)能力、滿足客戶要求，提高市場競爭力提供有力的技術(shù)保障。對國內(nèi)海洋石油平臺鋼結(jié)構(gòu)建造技術(shù)的發(fā)展也具有較大的促進作用。項目名稱深水鉆井船樁腿桁架S690 鋼焊接變形預測與控制關(guān)鍵技術(shù)研究項目的提出及可行性分析焊接變形在海洋石油工程鋼結(jié)構(gòu)的制造過程中普遍存在，不僅影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，而且也嚴重影響海洋石油工程結(jié)構(gòu)的使用性能，是亟待解決的問題。然而，由于焊接過程的復雜性，至今尚未見到對實際的深

38、水鉆井船樁腿桁架 S690鋼焊接變形進行分析預測的報道。焊接變形預測與控制技術(shù)對海洋石油工程焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和使用具有重要意義，然而進行精確的焊接變形預測較為困難。傳統(tǒng)的焊接變形預測依賴于試驗和統(tǒng)計基礎(chǔ)上的經(jīng)驗曲線或經(jīng)驗公式。由于焊接過程和焊接結(jié)構(gòu)的復雜性，在實際生產(chǎn)中對焊接變形和殘余應(yīng)力的變化規(guī)律往往還是認識不足和難以掌握，至今在許多情況下仍然是憑經(jīng)驗，因此難以達到產(chǎn)品的精度和性能的要求。目前我公司尚未進行深水鉆井船樁腿桁架S690鋼焊接變形預測與控制領(lǐng)域的科學研究，已經(jīng)部分影響到我公司的現(xiàn)場作業(yè)與服務(wù)。為了全面提升海洋石油工程結(jié)構(gòu)的建造水平，進一步提高海油工程公司的綜合服務(wù)能力和海內(nèi)外市場的

39、核心競爭力，我們認為，應(yīng)當盡快開展深水鉆井船樁腿桁架S690鋼焊接變形預測與控制關(guān)鍵技術(shù)的研究。海洋工程技術(shù)中心焊接實驗室有長期的焊接實驗研究經(jīng)驗，科研技術(shù)力量雄厚，擁有焊接專業(yè)博士 1 人，碩士 7 人，焊接工程師 8 人，有與國內(nèi)外科研機構(gòu)良好的合作經(jīng)歷，對于本項目的研究，我們認為是可以完成的。項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題本項目的目標是研究深水鉆井船樁腿桁架 S690 鋼焊接變形預測與控制的關(guān)鍵技術(shù)，為海洋石油工程結(jié)構(gòu)的建造做好技術(shù)準備。主要的研究內(nèi)容為：1. 以海洋石油深水鉆井船樁腿桁架 S690鋼為研究對象 ,在物理模擬（例如，采用焊接熱模擬技術(shù)來模擬焊接熱循環(huán)及焊接應(yīng)力應(yīng)變對焊接熱影響區(qū)

40、的影響, 從而研究該區(qū)域的組織及焊接應(yīng)力與變形）與有限元分析（例如，采用固有應(yīng)變法來分析焊縫及熱影響區(qū)的塑性應(yīng)變、熱應(yīng)變和相變應(yīng)變，從而確定焊接熱輸入與焊接變形之間的關(guān)系）的基礎(chǔ)上，借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究焊接過程中深水鉆井船樁腿桁架焊接變形的變化規(guī)律，實現(xiàn)對深水鉆井船樁腿桁架鋼結(jié)構(gòu)焊接變形進行快速、準確的預測和預報。2. 針對深水鉆井船樁腿桁架 S690 鋼結(jié)構(gòu)焊接的特點，提出抑制焊接變形的有效工藝措施。關(guān)鍵技術(shù)：1. 準確預測海洋石油深水鉆井船樁腿桁架S690 鋼焊接變形規(guī)律。2. 掌握抑制深水鉆井船樁腿桁架S690 鋼焊接變形的關(guān)鍵技術(shù)。項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會

41、效益經(jīng)過對海洋石油深水鉆井船樁腿桁架S690鋼焊接變形預測與控制關(guān)鍵技術(shù)的研究，可以實現(xiàn)精確預測和有效控制焊接變形，不僅能提高海洋石油深水鉆井船樁腿桁架S690鋼結(jié)構(gòu)的外形美觀和建造精度 , 而且能有效降低生產(chǎn)成本，提高鋼結(jié)構(gòu)的強度和使用壽命，提高鋼結(jié)構(gòu)的安全使用系數(shù)，從而避免重、特大事故的發(fā)生。特別是隨著海洋石油鋼結(jié)構(gòu)向深水化、大型化、高強化和日益重視安全性等方面的不斷發(fā)展 , 研究焊接變形預測及其控制技術(shù)顯得更為重要。此外，經(jīng)過該項目的研究，可以對我公司提高綜合服務(wù)能力、滿足客戶要求，提高市場競爭力提供有力的技術(shù)保障。對國內(nèi)海洋石油工程鋼結(jié)構(gòu)建造技術(shù)的發(fā)展也具有較大的促進作用。項目名稱大型

42、深水結(jié)構(gòu)物建造精度控制研究項目的提出及可行性分析建造精度控制技術(shù)是海洋結(jié)構(gòu)物建造的關(guān)鍵技術(shù)之一，直接關(guān)系到平臺的建造質(zhì)量、建造成本及生產(chǎn)作業(yè)安全。精度控制成果又是結(jié)構(gòu)物完工交驗的重要質(zhì)量指標之一。深水油氣資源的勘探和開發(fā)是目前最活躍的領(lǐng)域， TLP、SPAR、順應(yīng)塔式、半潛式等各種結(jié)構(gòu)形式的深水平臺得到了廣泛的應(yīng)用，且發(fā)展迅猛。與淺水結(jié)構(gòu)物相比較，深水平臺的作業(yè)環(huán)境更為惡劣，因而其規(guī)模龐大且結(jié)構(gòu)形式復雜；在建造過程中，存在著大量的曲面結(jié)構(gòu)和立體合攏作業(yè)，在建造工藝和工序上也與淺水結(jié)構(gòu)物有很大的不同。因此，傳統(tǒng)精度控制方法已不適用于大型深水平臺的建造，必須建立一套新的、更為完整的精度控制體系，確

43、保深水結(jié)構(gòu)物的尺寸、形狀精度及焊接質(zhì)量，從而保證整個工程的建造質(zhì)量。我國深水平臺制造起步較晚，尚未制定出統(tǒng)一的建造精度標準，建造平臺時通常參考船舶建造精度標準 (CSQS)和國外平臺精度標準，在該領(lǐng)域還沒有系統(tǒng)的精度控制和相關(guān)工藝研究。從公司的長遠發(fā)展來看，研發(fā)深水結(jié)構(gòu)物的建造技術(shù)將大大提高公司的核心競爭力，在國內(nèi)外的市場競爭中占據(jù)有利的地位，同時也將對我國深水平臺的建造起到促進作用。所以，進行大型深水結(jié)構(gòu)物的精度控制方法研究已勢在必行。我公司具有長期的大型海洋結(jié)構(gòu)物建造經(jīng)驗，并擁有一批優(yōu)秀的工程技術(shù)人員以及一定的工藝技術(shù)研發(fā)的實力和較為完善質(zhì)量管理體系。所以對于本項目的研究，我們認為是可以完

44、成的。項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題本項目的目標是研究海洋石油大型深水結(jié)構(gòu)物建造精度控制技術(shù)，為深水平臺的建造做好技術(shù)準備。主要的研究內(nèi)容為：1. 以 TLP、 SPAR、順應(yīng)塔式、半潛式海洋平臺等大型深水結(jié)構(gòu)物為研究對象, 結(jié)合國外精度標準的有關(guān)內(nèi)容，在理論分析、計算及試驗的基礎(chǔ)上，借助現(xiàn)有的淺水結(jié)構(gòu)物的精度控制經(jīng)驗，對大型深水結(jié)構(gòu)物在建造中由于各種工藝或工序產(chǎn)生的尺寸偏差進行預測并得到對此類偏差的控制方法。2. 根據(jù)精度控制的研究結(jié)果，制訂出與之對應(yīng)的通用的施工工藝或工序。3建立一套較為系統(tǒng)的深水結(jié)構(gòu)物建造精度控制體系。項目完成后的實用價值、市場前景及可產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益通過對大型深水結(jié)構(gòu)物建

45、造精度控制研究，可以有效控制建造中的形狀偏差和尺寸偏差，提高結(jié)構(gòu)物的建造質(zhì)量及精度，減少建造過程中的返修及變形調(diào)節(jié)工作量，縮短平臺建造周期，從而大幅度降低建造成本。同時，建造精度的提高還可以有效地提高結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，確保工程質(zhì)量滿足長期惡劣工況下使用要求。精度控制是大型深水結(jié)構(gòu)物建造中的關(guān)鍵技術(shù)，掌握此技術(shù)將為深水平臺的建造質(zhì)量提供良好的保證，從而提高公司在深水結(jié)構(gòu)工程建造項目中的市場競爭力。該項研究填補了國內(nèi)該領(lǐng)域的空白，對國內(nèi)海洋深水油氣領(lǐng)域的鋼結(jié)構(gòu)建造技術(shù)發(fā)展也具有較大的促進作用。項目名稱南海石油開采區(qū)海洋動力環(huán)境保障項目的提出及可行性分析南中國海（以下簡稱南海）是西太平洋最大的邊緣海，

46、面積約為350 萬平方公里，從大陸架到海盆中央水深變化劇烈，最大水深達到5000 米，南海是世界上受臺風襲擊最為嚴重海域之一，其海洋動力現(xiàn)象復雜。然而，目前該海域海洋動力環(huán)境數(shù)據(jù)缺乏，因此，開展南海海洋動力環(huán)境的實時監(jiān)測對海洋資源開發(fā)和海洋科學研究具有重要的意義?，F(xiàn)有的勘探研究表明，我國南海海域蘊藏著豐富的油氣資源。隨著國內(nèi)經(jīng)濟對能源需求壓力與日俱增，南海油氣的開發(fā)已經(jīng)迫在眉睫，必將成為未來中國油氣增長新的戰(zhàn)略區(qū)域。但因受臺風、巨浪和內(nèi)波等現(xiàn)象的影響，南海油氣開采區(qū)所處的環(huán)境異常惡劣。2006 年的“珍珠”臺風，襲擊了我國第一座深水平臺南海東部流花油田浮式生產(chǎn)儲油裝置，造成7 根錨鏈和 3 根立管斷裂。受此影響，平臺停產(chǎn)多日，造成巨大損失。另外南海東沙附近的海域，還多次發(fā)生被疑為內(nèi)波的不明原因海況造成鉆井船移位