新疆
地质
XINJIANG
GEOLOGY
2019年12月Dec.2019
第37卷第4期Vol.37No.4
智力七巧板——评《油气管道地质灾害风险管理技术》
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王泰人1，马文倩2，刘鹏飞2 1.长江大学石油工程学院；2.中国石油青海油田分公司采气二厂 原油埋地管道受力不仅受制于土壤压力，还有油田地面上运油车辆行驶过程中的交通振动载荷，自然灾害如地震、泥石流等作用下的强迫振动载荷及第三方施工过程中的振动载荷。我国埋地管道运行环境恶劣，主要与我国复杂地貌、原油 高压输送及人为违法建造等密切相关。《油气管道地质灾害风险管理技术》一书总结了埋地管道地质灾害风险现状及趋势，介绍了埋地管道地质灾害作用下的风险识别技术、分析了不同类型冲击振动载荷作用下埋地管道的受力应变规律，针对性地提出应对管理评价方式，并以兰成渝管道为例论述了实际防治对策。本书具较强理论及实用性，适用广泛，可为冲击载荷作用下埋地长输管道的力学应变规律研究提供极好的理论及技术参考。
敷设在软土地基中的油气管道在上覆土层及移动车辆载荷作用下易发生纵向弯曲或变形，交通载荷是引起软土地基沉降的主要原因之一。软土地基承载力较低且易变形沉降，一旦地基下沉超过上限则会引起下部管道严重变形损坏发生渗漏或爆管等事故。埋地管道受软基作用主要发生在密封承接插口处、焊接口、伸缩接头、阀门法兰及管基交叉处等。交通荷载模型中一般为大小位置不随时间改变的恒定载荷或周期变化的简谐载荷。目前世界各国均将其定义为静止的集中电源或线源，而真正的载荷为一种随机载荷。现今在建立模型计算过程中可将不同情况下交通载荷分别简化为长期均匀布载、移动恒载及简谐载荷3种。
地层中传播的地震波及永久性土地变性二者作用引发的地震，往往对原油埋地管道造成灾难性破坏。地震的发生可能导致埋地管道附近电力通信中断、地表断裂或影响仪表仪器工作等。滑坡泥石流破坏作用与地震大体类似，其次泥石流会挤压、拉伸或扭曲埋地管道。在地震泥石流等影响下，原油管道与周围土壤介质相互作用产生地震应力，主要为土壤对管道的横向推力及轴向摩擦力。横向位移较
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小时，视为理想线弹性关系，较大时则视为理想塑性性质；分析轴向摩擦力时需根据不同部位进行强度校核。原油埋地管道对地震波影响有两种分析法：一是忽略管道刚度，认为管道轴向位移与周围土体位移一致；另一种最常用，认为周围土壤会与管道发生相对运动。油田施工建设过程中振动机组产生的振动冲击载荷也对原油埋地管道产生一定影响。此外，油田周边违法施工挖土作业会破坏原油管道，当前油田区域施工过程中的振动机组未给出具体规范及标准。原油管道应力理论模型种类较多，不同模型间误差较大，与实际结果存在一定差距，原因在于埋地管道在冲击振动载荷作用下动载荷与静载荷之间存在很大不同，而模型中大多主要集中在静载荷分析。油田施工中振动机组的振动通过土壤以振动波形式传播至管道，振动机组主要具冲击性点源、瞬时振动、低频振动、间隔小且周期密集等特点。计算模型中往往假设振动机组为刚体，忽略与土壤的摩擦作用，土体位移始终位于弹性范围，二者碰撞过程中仅考虑第一次碰撞。施工中振动机组对埋地管道破坏不断严重化，当前研究主要为有限元分析软件模拟计算油田施工对原油埋地管道破坏的影响。
纳米机器人上述内容在《油气管道地质灾害风险管理技术》一书中详细论述，对不同类型冲击振动载荷作用下埋
地管道受力应变规律探究是油气输送领域研究的主要内容之一。我国在今后原油埋地管道力学应变分析过程中，不应局限于运油车辆、地震、泥石流等冲击载荷，应加大油田区域人为违法施工中产生的振动载荷及油田作业对埋地管道破坏方面的深入研究。同时做好原油埋地管道防护及地基处理措施，应对不同类型冲击载荷下原油管道可能发生的力学
应变损坏。如针对油田地震多发区着重提高埋地管道的抗震性能设计，及时进行输油管道沿线调查，严格管线材料选取，地基夯实尤其是软土地域，穿越泥石流地带时尽量选取小管径高壁厚的管道，并增大管道埋深；制定严格的违法施工建设对原油管道的破坏规范及标准，加大油田区域违法施工监督，宣传埋地管道附近施工不当可能引发的严重后果，制定相关法律惩罚措施。
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第一作者简介：王泰人（1994-），男，辽宁锦州人，长江大学石油工程学院硕士在读，主要从事油气储运方向研究
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