عنوان پایان‌نامه
بررسی عددی پایداری لوله های مدفون در محیط دریا
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سازه های دریایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1860;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60694
- تاریخ دفاع
- ۱۷ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- الهیار کوچکعلی
- چکیده
- لوله های فرا ساحلی یا خطوط لوله دریایی به منظور انتقال نفت، گاز و سایر سیالات در دریا به کار می روند. امروزه از این خطوط به عنوان شریان های اصلی صنعت نفت و گاز نامبرده می شود و انتقال بوسیله خط لوله اقتصادیترین وسیله برای انتقال فرآورده های نفتی در فواصل کلان می باشد.خطوط لوله ممکن است بر روی بستر دریا قرارگیرند یا در زیر بستر مدفون شوند. اگرچه لوله ها در آب های عمیق عمدتا بر روی بستر دریا خوابانده می شوند، در عمق آب کم به منظور حفاظت لوله در برابر خطر لنگر اندازی کشتی های ماهیگیری، محافظت لوله در برابر نیروهای هیدرودینامینکی و فراهم آوردن عایق حرارتی، خطوط لوله غالبا به صورت مدفون اجرا می شوند. لوله های انتقال نفت و گاز در فشار و حرارت بالایی نسبت به پیرامون خود کار می کنند. این اختلاف فشار و حرارت در درون و بیرون لوله سبب تمایل لوله به منبسط شدن می شود حال آنکه شرایط گیرداری انتهایی و به ویژه اصطکاک خاک- لوله مانع از افزایش طول لوله می شود. این جلوگیری از حرکت سبب ایجاد نیروی محوری درون لوله شده و این نیروی محوری سبب رخداد کمانش در لوله می شود. در لوله های مدفون این کمانش بصورت حرکت لوله به سمت بالا رخ می دهد. خاک بالای لوله به همراه وزن لوله تمایل به جلوگیری از رخداد کمانش دارند. با این وجود تخمین مقدار مقاومتی که خاک در برابر حرکت لوله از خود نشان می دهد کار دشواری است. توجه صنعت به موضوع کمانش رو به بالا سبب ایجاد شدن مدل هایی نیز برای رفتار خاک پیرامون لوله شده است. تحقیق حاضر به بررسی کمانش رو به بالای لوله های مدفون در بستر دریا ورفتار خاک پیرامون این لوله در حین کمانش می پردازد. در این تحقیق مقاومت خاک و مکانیزم گسیختگی خاک در برابر حرکت لوله در امتداد قائم ارزیابی شده است. از آن جاییکه هزینه ی مدفون کردن لوله در فواصل ده ها تا صد ها کیلومتر بسیار قابل توجه می باشد، انتخاب عمق ایمن بهینه برای دفن کردن لوله اهمیت ویژه ای دارد. در ادامه ی این تحقیق تاثیر عمق دفن لوله بر روی رفتار خاک و مقاومت خاک بررسی شده است. بعلاوه تاثیر عمق آب روی لوله و نزدیکی به ساحل بر روی رفتار خاک-سازه مورد ارزیابی قرار گرفته است. این مطالعات با استفاده از نرم افزار ABAQUS صورت گرفته و نتایج حاصل ازاین مدلسازی با پیشنهادات آیین نامه و نتایج تحقیقات پیشین مقایسه شده است. از نتایج تحقیقات حاصل می توان به مکانیزم های مشاهده شده در خاک و تاثیر مکانیزم گسیختگی بر مقاومت خاک در حین حرکت لوله و تاثیرات عمق دفن لوله بر رفتار خاک اشاره کرد. به منظور مدلسازی نفوذ بزرگ لوله در خاک از تکنیک مدلسازی ALE استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که مکانیزم گسیختگی برای اعماق دفن مختلف لوله در درون خاک متفاوت است. بعلاوه با افزایش عمق دفن لوله مقدار مقاومت خاک در برابر حرکت لوله افزایش می یابد. با این حال از عمق دفن مشخصی به بعد تغییر قابل توجهی در مقدار مقاومت خاک مشاهده نشده است. همچنین نتایج نشان می دهند که در نواحی نزدیک ساحل عمق آب تاثیر قابل توجهی برروی رفتار خاک در حین کمانش دارد. نتایج حاصل از این مدلسازی می تواند به عنوان یکی از عوامل تاثیر گذار بر روی رخداد مد کمانشی لوله مد نظر قرار گیرد. به علاوه می توان مشخص نمود آیا پوشش کافی بر روی لوله جهت جلوگیری از بیرون زدگی لوله از درون خاک موجود میباشد.
- Abstract
- Offshore pipelines and flowlines are pipes that are laid on or below the seabed to carry oil, gas or other fluids from one place to another. They are described as the 'arteries' of the oil and gas industry. Transforming through pipelines is a continuous and cost-effective way to transfer oil and gases in large distance. Pipelines and cables can be installed directly on the seafloor, or in trenches, or be buried below the seafloor. Many flowlines are simply laid on the seabed. A trench has the advantage that it helps to keep the pipeline in place laterally. Burial can provide good thermal insulation as well as protection against seafloor hazards including fishing gear and debris flows and hydrodynamic forces. Subsea pipelines are often performing in high pressure and temperature condition. While these operating conditions tend to expand the pipeline, the end fixity of pipeline and seabed axial friction does not allow this expansion happens. Consequently, an axial force develops within the pipeline length which leads to pipeline Buckling. In buried pipelines the pipe tends to move upward within buckling. In this case the soil resistance toward this upward movement is an important parameter in the design of buried pipeline. However, calculating the true amount of soil uplift resistance is a complicated issue. The aim of this research is to calculate the soil uplift resistance and soil failure mechanism as pipe moves upward. The soil behavior is investigated under different environmental conditions and various embedment depths. Furthermore, several contact elements are implemented to simulate the pipe soil interaction.
