[发明专利]一种中深水海底管道整体试压的数值模拟及快速判断方法

说明书

本发明涉及海底管道试压技术领域，具体公开了一种中深水海底管道整体试压的数值模拟及快速判断方法。本发明方法建立的数值模型包括：残余空气含量判断数值模型、压降‑温降相关数值模型、管道泄漏速率和压降相关数值模型。本发明方法利用数值模拟方法对海管流体传热、压力变化以及对不同孔径泄漏点的泄漏工况分别进行模拟建立判断程序，将温降导致的管道压降、泄漏工况下的海管压降模拟结果与海管试压过程中的实际参数进行综合对比，分析其变化趋势，可快速判断海管试压是否合格。

技术领域

本发明涉及海底管道试压技术领域，尤其涉及建立海底管道整体试压数值 模拟技术体系从而为中深水海底管道试压提供快速的判断方法。

背景技术

根据我国石油行业标准SY/T 10037-2010《海底管道系统》的要求，海底 管道在投产之前，需开展系统压力试验试压压力为海管设计压力的1.15倍，稳 压时间为24h，试验期间压力在试验压力的±0.2％的范围内变化，可被接受。 海底管道的整体试压作为新建管道投产前的关键指标随着我国的海洋管道工程 逐渐走向深水而显得更为重要。在试压实际工程当中，通常采用工程船从海面 取海水，通过增压泵打入海管中进行试压的方法，以每分钟最大1bar的速度递 增直到达到95％的试验压力，最后5％试验压力以每分钟低于0.1％的速度递增直 到达到试验压力。在试验维持开始之前应留有一定的时间,确认温度和压力已稳 定。在增压、稳定和维持期间应连续记录压力，在维持期间每隔30min至少要同时记录一次温度和压力。由于海水表层温度与海底环境温度存在较大温差， 需等待试压过程中管内的介质需与海底环境完成热量交换后方可进入规范要求 的保压状态，而对于采用保温的管道稳压则需要更长的时间，通常情况下会在 10天以上。

由于目前国内外缺少模拟中深水海底管道试压过程以及快速判断的技术， 而绝大多数深海油田海底管道在试压过程中由于管内残留空气含量、管道内外 温差、管道泄漏导致实际在海底管道试压过程中的稳压时间将高于预期，而造 成压降的原因又无法通过量化的形式确定，这将使整个项目的运行时间和投资 成本明显增加。

发明内容

为了解决上述问题，通过对管道流体传热、海域水温分布以及管道残余空 气等方面进行深入研究，本发明提供一种能够对中深水海底管道试压进行预测 并判断是否存在泄露的判断方法，可大幅提高试压效率，缩短项目工期降低项 目成本，为中深水海底管道的快速试压提供可能。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种中深水海底管道整体试 压的数值模拟及快速判断方法，其包括步骤如下：

步骤1，收集管线基础数据；

步骤2，测量注入海水温度和海泥温度；

步骤3，注入海水，并记录注入海水的体积和压力；

步骤4，采用残余空气含量判断数值模型计算管线中残余含气量：其中， 所述残余空气含量判断数值模型包括：

受约束的管道系统简化模型：

不受约束的管道系统简化模型：

式(1)、式(2)中：ΔV为到达试验压力P所需要的介质的体积，L；ΔP 试压压力，kPa；V₀为管道系统的容积，L；t为管道系统的壁厚，mm；D为管 道系统的外径，mm；

计算管道中的残余气体含量公式：

式(3)中：Va为空气含量，占总容积的％；Vs为加压到达试验压力P的 35％时的实际介质体积，L；ΔV’为到达试验压力P的35％时的理论所需要的 介质的体积，L；V₀为管道系统容积；