[发明专利]一种海洋油气水平管线支吊架安装间距的优化方法

说明书

本发明公开了一种海洋油气水平管线支吊架安装间距的优化方法，包括以下步骤：首先根据前期设计得到水平管线的基本参数，包括管线长度、管径等；再根据一次应力的要求确定相邻的两个支吊架间距的最大值，以此为初值，在MATLAB软件中减小间距进行迭代寻优；最后通过对管线及支吊架进行建模和仿真分析，得到既满足设计要求又满足实际极限应力要求的水平管线支吊架安装模型。采用本方法既能保证管道支吊架设计的快速性和准确性，同时也满足支吊架在安装使用时的强度要求，并有效降低工程成本。

技术领域

本发明涉及管线安装方法，尤其涉及一种海洋油气水平管线支吊架安装间距的优化方法。

背景技术

管线安装需要确保管系安全可靠，在进行管线安装设计时，除做到管线布置满足要求并安排合理外，还应合理设置支吊架。管线支吊架间距计算是管线设计中的重要环节，只有在满足标准、保证安全可靠的前提下，合理选择支吊架间距，才能达到高质量、低造价的目的。

目前国内在进行管线支吊架设计时，主要是以几种国家标准推荐的公式及数据为基础，但由于某些标准表达地较为含糊，各标准中的计算方法也略有不同，各有优缺点，即使是针对同一条管线，按不同方法计算后得出的结论也存在一定的差异，在设计时需要查阅各种标准进行比较，没有完善的、合理的、统一的计算方法。除此之外，由于标准中通常只考虑支吊架及管线的力学特性，没有把实际工程的经济因素考虑在内，对于实际设计，在满足标准要求后，工程师通常根据经验最后确定支吊架的间距。传统设计过程费时费力，且设计结果也不一定准确，效率、质量较低。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种既能满足安装支撑强度要求，又高效可靠且成本低的海洋油气水平管线支吊架安装间距的优化方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的一种海洋油气水平管线支吊架安装间距的优化方法，包括以下步骤：

步骤一、设定吊装水平直管线的支吊架的结构，所述的支吊架的结构为龙门式支吊架；

步骤二、根据已知实际工况预先确定水平直管线的基本参数作为优化支吊架间距的已知条件，所述的基本参数包括工作温度、管线的材质、管线的质量、管线的设计压力、管线外径、管线内径和管线长度；

步骤三、对相邻的两个支吊架之间的间距进行优化，优化过程如下：

第一步，根据工作状态下对水平直管线在持续荷载下产生的一次应力σ_L的设计要求，由公式(1)计算得出沿水平直管线的长度方向设置的相邻的两个支吊架间距L的初始范围；

式中：p为管内工质设计压力，MPa；D₁为管线外径，mm；D₂为管线内径，mm；q为管线单位长度重力载荷，N/m；W为管线的截面抗弯矩，mm³，按计算；[σ]^t为管线所用材料在设计温度t℃时的许用应力；

第二步，利用MATLAB软件确定两个相邻支吊架之间的最佳的间距L；

(a)在MATLAB中建立两个相邻支吊架的间距L变量,将第一步确定的L_max赋值给变量L；

(b)在MATLAB中按如下步骤进行计算：

步骤101，将变量L代入式(2)中进行计算，得到M_C；