长宁页岩气宁纳线大落差管段清管冲击应力与位移分析

长宁—威远国家级页岩气示范区页岩气外输干线宁纳线管道全长约110 km,因管线先后翻越多处短距离垂直落差较大的地段,给清管作业带来了较大的风险.为了确保后期清管作业的安全,并为清管方案制订、清管器选型以及清管过程监控等提供依据,首先研究了清管速度、管道内压、敷设坡度、摩擦系数、清管质量和土壤类型对大落差管段清管冲击应力与位移的影响规律;其次针对宁纳线某大落差管段清管过程,采用OLGA软件计算了清管器运行速度;进而通过综合考虑不同影响因素,利用ANSYS/LS-DY-NA软件模块建立了清管动力学有限元模型,对管道底部弯头所受最大冲击应力与位移进行了计算;最后分析得出了已建成及处于设计阶段的大落差管道的安全清管条件.研究结果表明:①随着清管器运行速度、管道内压和敷设坡度的增加,清管器对大落差管段底部的冲击应力值增大趋势明显,但位移值涨幅不大;②增加清管器—管壁摩擦系数,冲击应力值呈现先减小后增加的特殊趋势;③土壤弹性模量越大,对管道的嵌固能力越强,因而冲击应力与位移也就越小;④宁纳线大落差管段在目前清管工况条件下能够进行安全清管作业;⑤基于极限清管速度计算,得到了以管道输量和高程差为表征的安全清管条件.