定向穿越管道的挤毁失效及其防护装置的设计

？定向穿越敷管技术由于其特殊优势，被越来越多地应用于油气管道敷设，但复杂的地质条件又极易导致穿越管道挤毁失效，对油气输送安全造成严重威胁。为此，针对复杂地层中穿越管道的挤毁失效行为，分析了其失效原因，主要是由孔壁失稳、地层沉降和地下水渗流等所导致的。进而基于管材非线性及管土耦合作用，建立了无缺陷和凹陷穿越管道的挤毁数值计算模型，并对其挤毁行为进行了研究。结果表明：①无缺陷管道与凹陷管道的挤毁失效模式不同，完整穿越管道的挤毁过程可分为6个阶段，管道横截面经历了椭圆形、“新月”形、“葫芦”形及“8”字形变化过程；②而凹陷管道的挤毁过程可分为5个阶段，管道横截面经历了“心”形、“新月”形、“葫芦”形及“8”字形变化过程；③围土压力越大，管道的挤毁失效后果越严重。最后，设计了一种结构简单、易于操作且具有自主知识产权的定向穿越管道用防护装置，可以有效降低管道发生凹陷、挤毁等失效的概率，延长管道使用寿命，可用于穿越危险地层的油气管道防护。