超深水导管架辅助立管预制设计研究

摘要：在深海海域油气田中，有许多需要共同协作完成油气开采的海洋平台，而海洋平台之间的油气输送就是通过导管架立管来完成。本文以南海某深水油田钻采平台300m水深导管架立管为例，介绍PDMS设计软件对于辅助双层管结构立管建造施工的设计应用。

关键词：立管；深水导管架；双层管结构；PDMS；应用方法；三维设计

常规导管架平台水深通常处于200m水深以内，所以导管架本体长度不会太长，超深水导管架与常规导管架不同，其导管架本体长度一般都在250m以上，所以对于建造场地的滑道空间要求高，吊装工作量以及吊装难度也会相应增加，而立管通常贯穿导管架的顶部与底部，对于超深水导管架而言，每条完整的立管与导管架匹配其长度也均在250m以上，为了减少立管安装过程中的吊装次数，以及高空焊接工作量，本文以南海某项目300m水深超深水导管架为例，详细的介绍PDMS软件辅助双层管结构立管陆地预制的方法[1-2]。

1基本介绍

1.1双层管结构立管管体双层管主管的结构主要包括内部介质输送管、外部保护管，内部管与外部管之间的空隙用木块隔离并填充聚氨酯泡沫保温层，外部护管表层带有聚乙烯或氯丁橡胶涂敷，由于防腐需求，外带氯丁橡胶涂层的管体用于导管架飞溅区，而外带聚乙烯涂层的管体用于非飞溅区，实物与建立的模型如图1所示。1.2双层管结构立管弯管内部结构与双层管结构立管管体一致，是改变管线铺设路径的重要特制管件，实物与建立的模型如图2所示。1.3悬挂法兰超深水导管架的悬挂法兰位于每根立管中偏上的位置，悬挂法兰两端坡口位置只与立管外护管焊接并固定在立管支撑上，而内管直接穿过悬挂法兰，起固定立管，防止外管下沉的作用，无螺栓孔，悬挂法兰的外涂层为熔结环氧树脂涂层，实物与建立的模型如图3所示。1.4立管过渡件超深水导管架的立管过度件分为两种，一种是单层管结构向双层管结构过渡的特制管件，另一种是，双层管结构向双层管结构过渡的特制管件，实物与建立的模型如图4所示。1.5双层管结构以及管件的连接方式内部管、外部管与管件的连接均采用错动内部管与外部护管的方法进行车间内的第一次接长，由于接长的管线不能采用通过错动内部管与外部护管的方法进行再接长，所以需要采用额外补充外部护管的方式完成立管的第二次接长，第一次接长与第二次接长的实物与建立的模型如图5图6所示。1.6PDMS的应用方法为了减少双层管结构在高空的焊接数量，双层管结构需要在车间进行提前焊接接长工作，而盲目接长管线可能会使立管外护管的部分接长焊缝分布在立管支撑上，导致外护管焊缝直接受力，这在立管的设计中是不允许的，针对这个问题决定使用PDMS实体三维建模的方法，模拟双层管结构接长后的效果，在模型中提前调整并规避焊缝在立管支撑上直接受力的情况。PDMS软件在超深水导管架双层管结构立管的应用流程如下：（1）CAD立管支撑定位模型导入PDMS。对于立管支撑CAD线模型使用CAD加载插件“ProfieEdit.dll”文件，启动插件导出PDMS支持的后缀pmldat格式的文件，打开PDMS直接将文件拖入PDMS的CommandWindow窗口内生成立管支撑定位辅助线。（2）建立用于立管接长的钢结构管元件/等级。在PDMS的Paragon模块下进入SpecGeneratorApplication创建结构截面并生成型钢等级库，建立的型钢元件用于立管内管/外管（TUBE）。（3）建立立管管件管道元件/等级。在PDMS的Paragon模块下进入PipeworkApplication创建立管管件并生成管线等级库，建立的管线特殊元件包括锚固件、绝缘法兰、悬挂法兰、双层管结构弯管。（4）建立完整立管模型。进入PDMS的DESIGN管线设计模块，调用在Paragon模块下创建的管线等级库，根据定位信息将创建的立管管件放置指定坐标位置，然后切换DESIGN结构设计模块，调用在Paragon模块下创建的结构等级库在两个管件之间创建立管管体并给每一根内管和外管命名，模拟双层管结构立管接长，导入的立管支撑定位辅助线以及建立的立管模型如图7所示。（5）模型检查。检查模型中立管外护管接长焊口位置是否在立管支撑上并在三维模型中调整外护管切管长度使焊口与立管支撑错位互不干涉。（6）模型数据。使用PDMS报表功能，在Design模块下点击StandardReporting下的Reports→Create或Modify编写报表的规则提取内部管线和外部管线在模型中命名的管线名称、长度、重量、中心等重要数据形成报表文件可用Excel直接打开使用，编辑后的正式文件可供车间精准下料用于接长立管内部管线和外部管线。提取立管模型信息的Reports规则和成品报表文件如图8所示。（7）提取公用模型文件。使用PDMS的Design模块下点击Utilities下的EXPORT功能提取RVM格式模型文件，生成的RVM格式三维模型可以直接用Navisworks模型查看软件打开供项目管理以及现场施工使用。

2结语

综上所述，通过将CAD文件导入PDMS中辅助双层管结构立管三维设计，充分利用了PDMS设计软件快速建模，出平面图，以及模型数据报表的优势，在PDMS设计软件中提前模拟完成了立管的施工建造过程，在设计源头精准控制材料的同时又有效的避免了双层管结构立管的外护管接长焊缝与立管支撑直接受力的情况，避免了建造过程中的立管焊缝受力再修改返工导致的不必要人员工时浪费，提高了建造效率以及经济效益，而提取的公用可视化模型可以让现场施工人员更直观的了解双层管结构立管。

参考文献：

[1]宋健，田雷，吕志军，等.大型导管架双层保温立管预制及安装方法研究[J].石油和化工设备，2018,21(07):55-59.

[2]蒋小华，谭晓光，卫军，等.PDMS软件在导管架项目管道设计中的应用[J].化工设计通讯，2016,42(10):8+44.

作者：梁博衍 单位：中海福陆重工有限公司