中国石油天然气集团公司海洋工程重点实验室的特色试验技术

2010-01-04姚志广,秦延龙

石油工程建设 2010年6期

信息综括

0 引言

随着海洋石油工程业务的开展，中石油对海上石油开采的投入力度逐渐加大，针对海洋工程的各种试验需求也逐渐增多。为保障中石油的海洋石油开发，全面提升中石油在海洋工程技术服务领域的核心竞争力，为中石油海上业务的中长期发展与可持续发展提供强有力的技术支持，中石油在2007年将海洋工程重点实验室纳入创新体系框架。海洋工程重点实验室以中国石油集团海洋工程有限公司的工程技术研究院为主体，联合中国石油大学（华东）的海洋石油工程研究所共同组建，于2008年12月正式开始建设，目前已投入应用（见图1）。

1 实验室定位及特色技术

1.1 实验室定位

中石油海洋工程重点实验室结合目前中石油海洋主营业务的发展需求，把 “完善技术配套、形成基本满足渤海湾油气勘探开发的工程技术需要、形成100 m水深以内海洋工程综合配套技术、掌握浅海油气勘探开发工程核心技术、准备深水开发海洋工程技术、在局部拥有自主知识产权的专有技术” 定为实验室的建设目标，主要围绕浅海工程技术、海洋工程结构建造安装技术、水下装备工程技术、海洋工程地基与基础和深水结构工程技术等进行了重点建设。

1.2 实验室特色技术

经过近两年的建设，海洋工程重点实验室在原有的试验技术上进行完善创新，目前形成了波流水槽试验、海工结构物承载力试验及基础土力学特性测试、CTOD断裂力学评价及焊接工艺评定等数套成熟的特色试验技术，并已经为在研的一些课题提供了试验服务与技术支持。

1.2.1 波流水槽试验技术

实验室建有46 m×1.5 m×1.5 m（长、宽、深）的波流水槽，可以进行各种规则波、不规则波、潮汐、海流模拟。配有多波束测深仪、超声地形仪、波压力传感器、浪高仪、ADV流速仪、光电测砂系统等（见图2～图5），能够进行各种工况下的海工结构物波浪力、断面稳定性、拖航安装机理、海工结构物基础冲刷试验等。

形成的特色技术包括：

（1）海工结构物基础冲刷机理研究及防护措施。

（2）浅海海底地形三维测绘。

1.2.2 海工结构物承载力试验及基础土力学特性测试技术

实验室同建有6 m×4 m×2.5 m （长、宽、深）土力学试验池，内部土体可根据试验需要取自不同海域，配以电液伺服动态加载试验机，能够模拟不同地质环境下的海工结构物在波浪、海流、海冰等载荷作用下的结构响应以及进行承载力试验研究；实验室配置了土工动三轴循环剪切仪、多功能动力液压扭转剪切仪、共振柱测试仪等国际上先进的土力学测试分析设备（见图6、图7），能够进行海工结构物地基基础液化研究、小应变下海洋土的剪切模量和阻尼比的测试分析等。

形成的特色技术包括：

（1）海工结构物基础承载力试验技术。（2）海洋地基土动力试验以及液化判定技术。（3）复杂应力下海洋土的工程特性评价技术。

1.2.3 CTOD断裂力学评价及焊接工艺评定技术

实验室配有低温冲击试验机、微机控制电液伺服万能试验机、水下电焊机、熔滴过渡高速摄影系统、大型光学金相显微镜等设备（见图8、图9），可以对海工结构物焊接接头进行CTOD测定，结合相关断裂力学标准，进行焊接结构的安全性评估；通过对不同母材焊接性的分析，匹配合理的焊接工艺参数，进行焊接接头的各种力学性能试验，完成焊接工艺评定。

形成的特色技术包括：

（1）CTOD断裂力学评价技术。

（2）焊接工艺评价技术。

（3）K T Y特殊节点自动焊技术。

1.2.4 全尺寸海底管道疲劳试验技术

实验室在建设过程中试制了一套全尺寸疲劳试验机，采用多点协调加载技术，可以进行直径为100～610 mm的全尺寸海底管道疲劳试验（见图10）。目前，国内海底管道的疲劳性能研究是通过小构件疲劳试验进行的，这在一定程度上改变了钢结构的残余应力形式。实验室所试制的全尺寸疲劳试验机可以对真实尺寸的海底管道进行疲劳试验研究，为国内首套用于海底管道全尺寸疲劳试验的设备。

1.2.5 水下高压环境下海工结构物强度检测技术

实验室在建设过程中试制的深水压力模拟系统由工作压力为15 MPa和30 MPa的两个压力舱组成，其中1515压力筒内径1.5 m，总长3 m，可以模拟1 500 m水深；1030压力筒内径1 m，总长2 m，可以模拟3 000 m水深（见图11、图 12）。利用该设备可以进行深海探测仪器、取样设备以及作业装置等海工结构物在高压条件下的水密性检验、承压强度检验、压溃试验、疲劳试验等。