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考虑渔业作业影响的水下WYE保护罩分析

更新时间:2016-07-05

油气开发海域的渔业作业可能对水下结构物造成一定破坏,严重时会引起油气泄漏,导致环境与经济损失[1]。据中国海域海洋石油统计数据显示,近10年来,海管、海缆损坏事故不断发生,其中渔船破坏8起,外力破坏4起,挖沙船破坏2起[2]

中国海某气田群位于某岛东部目标海域C渔场区域内,最近的渔港是位于某岛D渔港。该海域水产资源丰富,是幼鱼、幼虾及海藻繁育、生长和栖息的重要场所。据初步统计,2010年仅海南省生产渔船在该渔场的捕捞渔获量占据该省总渔获量的40.85%。因此,该水域渔业资源的变动对邻近两省有关市县的渔业生产影响较大。

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根据中国水产科学研究院南海水产研究所对该气田群渔业资源与渔业生产现状所进行的调查报告显示,该气田群周围海域是C渔场,是优良的渔民作业渔场和重要经济鱼类产卵场[3]。如果发生事故性溢油,将会对本海域重要经济鱼类产卵场、鱼类资源密集区和海洋捕捞作业产生严重影响,造成巨大的环境灾害和经济损失。

中国海该气田群开发工程项目于2015年8月通过投资批准,开展工程建设工作。2016年3月,上级部门要求加强该气田水下采油树及控制设备等关键设备设施的保护,并请建设单位参照惠州26-1北水下设备、设施的保护方法,开展防渔网等外力保护措施。海油工程项目组应建设单位的要求,对该项目中海油工程公司负责的海底管道终端管汇(PLEM)、水下分配单元(SUTU)、水下三通等水下生产设备的渔网保护结构以及水下基础的设计方案的合理性和可行性进行了研究和论证。

基于以上需求,对南海某气田项目水下Y型三通结构(WYE),可能造成的破坏及泄漏风险进行了调查,分析了渔业作业的渔网拖挂载荷及防护方式,讨论了国际成熟规范(ISO13628-1)对其进行保护设计分析的适用性,并采用SACS软件对渔网载荷作用下WYE保护罩进行了在位计算分析及校核[4]

1 成熟标准的适用性分析

目前,中国海某气田项目所处海域的渔业活动、渔船及拖网等数据缺失,不能对渔网载荷进行较为准确的判断;而且国内没有相关标准和规范可供作为确定渔网载荷的依据。国际上,国际标准化组织ISO13628-1(2005)和NORSOK U-001中推荐了作用在水下结构物上的渔网拖挂载荷。

对比2016年D渔港渔船(见表1)与挪威渔船数据(表2与表3)可以看出,目标海域的渔船功率明显小于挪威的渔船功率,说明目标海域的渔网拖挂载荷总体上小于挪威海域的渔网拖挂载荷。另外,调研中没有统计到近年来挪威渔船的相关数据,因此无法对挪威渔船与目标海域渔船进行直接对比,但从上文挪威渔船的发展态势来看,挪威的渔船将继续沿着降低渔船数量,提高单船功率的方向发展,这更进一步说明将ISO13628-1规范推荐的渔网载荷作为中国海该项目水下结构物的设计载荷是保守的。

挪威渔业发展现状代表了世界上最为先进的渔业生产模式[7]。根据汪剑萍[8]的调查,在1981年,挪威在200~300 m水深作业的拖网渔船功率在1 500~2 000 HP。

1.1 项目海域渔船分析

中国海某项目WYE模块与保护罩SACS三维模型见图1。WYE模块带压开孔保护结构的设计,是为了保护构件在运行过程中不受渔业设备载荷的影响。渔网摩擦与网板拖拉考虑了8个方向的设计载荷,分别是0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°(各个角度在X-Y平面从X正轴逆时针计起)。计算中偏保守考虑,假定各个方向的每个载荷施加在保护罩的左、右上角。

项目组首先对目标海域内最重要的渔港——D渔港内进港渔船的基本情况进行了调研。D渔港内进港靠泊的船舶主要是在C渔场海域内进行作业的渔船[5]。根据中国水产科学研究院渔业工程研究所提供的数据,D渔港进港渔船基本情况见表1。

由表1可见,D渔港进港渔船数量最多的是50 HP(37.2 kW)以下功率较小范围内的渔船,其次是中等功率范围的渔船;大功率的渔船总体所占比率较小。总之,D渔港内进港渔船以500 HP以下的中小型渔船为主。

对该海域整体的渔业船舶调研发现[6],中国该海域单拖渔船功率多在183~441 kW(250~600 HP)范围,网板形式以椭圆型网板和V形网板为主,可以进一步说明目标海域的渔船主机功率不超过600 HP。

表1 D渔港进港渔船数量统计表

序号功率范围/HP船长/m船宽/m船吃水/m渔船数量/艘150以下122.70.8695250~100183.21.22043>101~200234.81.42134>201~300264.82.42175>301~4002752.52956>401~5002852.63047>500295.22.81628600376.33.282合计2172

1.2 挪威渔船数据分析

对于弱信号检测系统,若各单元模块电位不统一,将会引起互相干扰,严重影响信号的检测精度。通过接地,可将各单元的电位统一,从而消除相互干扰。此外,接地同时也可消除进线干扰。正确的接地可以克服干扰对检测系统精度的影响,而不恰当的接地,非但无法达到目的,反而可能会加大干扰的影响。常见的接地方法有:单点串联接地,单点并联接地、多点接地等[9]。

挪威在1990年实施IVQ配额制度以后,渔船数量呈下降趋势(见表2),但单个渔船的捕捞能力增强了(见表3),船舶的单船功率向更高水平发展[9-10]。挪威2004年建成船长94 m 的拖围混合渔船,主机功率6 000 kW;2011年建造柴油电动双螺杆拖网渔船长约70 m,载重量1 500 t。

妊高症是产妇特有疾病,妊娠20周后的发生率是5%,有些妊高症患者还会合并水肿和蛋白尿,病情严重的患者还会有视力模糊,腹部疼痛症状,不进行治疗,则会全身痉挛和昏迷。妊高症是宫缩乏力性产后出血的高发群体,需要科学的进行产后止血。护理人员要有责任意识,能落实好护理措施,此次我院就妊高症合并宫缩乏力性产后出血的护理进行研究报道。

表2 挪威实际作业渔船数量统计(19852010年)

年份19851990199520002003渔船数量/艘1277110062915782597651年份20052007200820092010渔船数量/艘64265743577054335427

表3 挪威渔船马力统计(1990-2010年)[11]

年份19901995200020052010渔船功率/HP15390491564738179690817307511683150

1.3 适用性分析结论

通过研究发现,ISO13628-1中的渔网载荷源自挪威石油标准化组织的NORSOK U-001,而且NORSOK U-001中渔网载荷的样本取自挪威北海海域。由于渔船的主机功率直接影响作用在水下结构物上的渔网载荷,下面通过对比目标海域和挪威船舶的主机功率,对ISO13628-1标准推荐的渔网载荷在中国海该气田项目中的适用性进行研究。

2 渔网载荷下WYE保护罩在位分析及校核

不知从什么时候开始,领导干部看文件叫“圈阅”,看过文件要在边上画个圈,写上自己的名字。成千上万有画圈权的领导干部干的事情也不同,甚至大相径庭,天差地别。有的愿做“人民的儿子”,通过画圈改天换地,推动历史车轮前进。有的争当合格公仆,通过画圈来推动工作开展,造福民众。也有的利用画圈来以权谋私,贪赃枉法;通过画圈来拉帮结派,误国误民;画圈画出了“权钱交易的利益圈”“权色交易的享乐圈”,可恶至极,可恨至极!

㊹Philip C.C.Huang,Theory and the Study of Modern Chinese History:Four Traps and a Question,Modern China,Vol.24,No.2,Symposium:Theory and Practice in Modern Chinese History Research.Paradigmatic Issues in Chinese Studies,Part V(Apr.,1998),pp.183 ~208.

2.1 模型建立

出于对海洋渔业和环境保护的考虑,该气田群工程项目组计划进一步加强该项目海底管道、水下生产设备等水下关键设施的保护与可靠性设计。该气田群周边海域的渔业作业船舶拖网设备和锚吨位等相关统计数据,是开展上述工程设施可靠性设计的重要输入数据。基于此,项目组对中国该海域的渔业情况进行了初步的调研。

图1 中国海某项目WYE模块与保护罩SACS三维模型

渔网摩擦与网板拖拉载荷0°角作用时的受力示意于图2、3。实线箭头代表水平方向的载荷,虚线箭头则表示与水平向夹角为45°的载荷。其他方向的渔网载荷以同样类似方式施加在结构上。

在对国际成熟规范进行适用性分析的基础上,基于设计需求与ISO13628-1规范,采用SACS软件建立模型,对渔网载荷作用下中国海该项目的WYE保护罩进行了在位计算分析及校核。

图2 施加在WYE模块上的渔网摩擦载荷

图3 施加在WYE模块上的网板拖拉载荷

2.2 结果分析

2.2.1 网板冲击载荷分析

基于SACS模拟计算结果,根据API RP 2A-WSD规范[12]进行所有构件名义应力UC值的校核。在归一化校核中,所有应力的影响都不应该大于1。渔网载荷作用下构件组名义应力UC值的最大值见表6。从表6可见,在渔网载荷作用下,各构件组名义应力的最大UC值介于0.09~0.28之间,均小于1,满足计算设计要求。

我踩着马兰家院墙外的柴垛向里面看去。坏了坏了,真是出大事了。马兰的院子里站了好几个人,都在那围着李老黑看。李老黑这会正光着上半身跪在地上,就像那晚我在李金枝床上一样,浑身筛糠,脑袋使劲向下勾着,平日里那股威风劲不知道跑哪去了。有个人还在训李老黑说,我们是抢劫,你狗日的就是强奸!随手揍了李老黑一个响亮的耳刮子。李老黑说,还没办成呢,你们就来了。那人又给了李老黑一耳刮子,狗日的还敢还嘴,没成就是强奸未遂,那也是犯法!

表4 网板局部冲击校核弹塑性比较

项目弯矩/(kN·m)力/kN能量/kJ挠度/mm弹性91.63366.520.301.65塑性128.01512.029.7018.94

网板局部冲击校核结果见表5。从表5中可以看出,总应变为2.41%,小于Norsok N-004中15%的推荐应变极限值,满足设计要求。

表5 网板局部冲击校核结果

总挠度/mm20.59杆件长度/mm6.36弹性长度/mm357.91塑性应变/%2.24塑性长度/mm284.17总应变/%2.41倾角/rad0.08

2.2.2 构件组名义应力校核

关于网板冲击载荷,在13 kJ冲击载荷作用下,进行了结构完整性校核。网板局部冲击载荷校核见表4。从表4可以看出,无论是弯矩、力,还是能量与挠度,塑性相关物理量都大于弹性对应的物理量。

表6 构件名义应力最大值的校核结果

载荷工况FG07FG27FG23FG04FG27最大UC值0.220.180.090.220.28

2.2.3 节点冲剪应力校核

结合SACS计算结果与API RP 2A-WSD,对渔网载荷作用下节点冲剪应力校核进行分析。渔网载荷作用下WYE模块的节点冲剪应力校核结果见表7,按照构造UC值从大到小排列,选取前5个最大的UC值列于表中。从节点冲剪校核结果来看,渔网载荷UC值最大为0.235 < 1、构造UC值最大为0.900< 1,满足计算设计要求。

发现问题和线索查证难度在加大。一方面,面对大量的金融创新产品和业绩“冲动”行为,纪检监察人员在监督过程中有时候显得势单力薄,即便是对监督事项产生了某种怀疑,发现了某些隐患,也因怕扣上业务不熟、观念落后、阻碍发展的大帽子而不敢深究。另一方面,违规操作的手段更加多样和隐秘,制度的缺陷致使我们难以从操作的表层发现明显违规行为,即便获得某些线索后,由于可运用的调查工具不多,对其中存在的 “抽屉协议”“口头约定”“隐秘关联”等深层次问题往往无从下手,很难进行取证和认定。

表7 节点冲剪应力校核结果

载荷工况FG23FG07FG03FG26FG06载荷UC值0.2100.2180.2350.2150.001构造UC值0.9000.8990.8990.8990.827

综上,结构分析结果证明目前所设计的WYE模块可为在位分析提供足够的强度。

初中生处于青春期,心理上处于不稳定状态,生活在社会这种大环境中,经常受生理上、心理上、情感上的困扰。这些问题若不及时正确引导和处理,很容易导致学生的心理失去平衡。课堂教学中应积极渗透学生的心理健康教育。

3 结论

1)目标海域的渔船功率明显小于挪威的渔船功率,目标文昌海域的渔网拖挂载荷总体上小于挪威海域的渔网拖挂载荷。挪威的渔船将继续沿着降低渔船数量,提高单船功率的方向发展,说明将ISO13628-1规范推荐的渔网载荷作为中海该项目水下结构物的设计载荷是合理的。

2)基于中国海某气田开发项目的设计基础,以SACS模拟计算结果与API RP2A规范为校核依据,分析结果表明,目前该气田开发项目中水下WYE结构物的主体结构和渔网保护罩设计方案满足结构强度,渔网防护能力满足规范要求。

参考文献

[1] 海油工程.深水水下应急维修调研报告[R].天津:国家科技重大专项27-005-001-003-RPT-GE-001,2015.

[2] 蒋梅荣.海底管道溢油扩散应急维修作业风险分析[R].北京:中国海洋石油集团公司、天津大学,2017.

[3] 中国水产科学研究院.某气田群渔业资源与渔业生产现状所进行的调查报告[R].广州:中国水产科学研究院,2016.

[4] International Organization for Standardization.ISO 13628-1: Petroleum and natural gas industries-Design and operation of subsea production systems-Part 1: General requirements and recommendations [S].Switzerland: ISO copyright office, 2010.

[5] 中国水产科学研究院. 清澜渔港进港渔船基本情况[R].北京:中国水产科学研究院渔业工程研究所,2016.

[6] 徐宝生,张勋,王明彦.单船拖网网板的现状及发展趋势[J].福建水产,2010(1):86-90.

[7] 张建华,梁澄,丁建乐.挪威海洋捕捞及渔船管理概述[J].渔业现代化,2012,39(4):67-72.

[8] 汪剑萍.挪威渔船见闻[J].渔业机械仪器,1981(4):10-12.

[9] 许罕多.从挪威渔业制度演进看海洋生态渔业的理论体系及制度框架[J].中国海洋大学学报,2012(3):16-23.

[10] Statistics Norway. Fishing and fish farming[R].Oslo: Statistics Norway, 2012.

[11] API-RP-2A: Recommended practice for planning, designing and constructing fixed offshore platforms-working stress design-21st Edition [S]. API, 2007.

[12] Norwegian Ministry of Fisheries and Coastal Affairs. Fact about Fisheries and Aquaculture 2003-2010[R].Oslo: Norwegian Ministry of Fisheries and Coastal Affairs, 2011.

刘孔忠,蒋梅荣,张翼,姜瑛,王长涛,孙雪梅
《船海工程》 2018年第2期
《船海工程》2018年第2期文献

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