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深海立管作業機器人摩擦學與可靠性研究概述

2016-09-05 03:58:21譚桂斌王德國陳迎春
石油礦場機械 2016年5期
關鍵詞:作業檢測研究

譚桂斌,王德國,陳迎春

(1.廣州機械科學研究院有限公司 國家橡塑密封工程技術研究中心,廣州 510535;2.國家機器人檢測與評定中心(廣州),廣州 510535;3.中國石油大學(北京) 機械與儲運工程學院,北京102249 )

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技術綜述

深海立管作業機器人摩擦學與可靠性研究概述

譚桂斌1,2,3,王德國3,陳迎春3

(1.廣州機械科學研究院有限公司 國家橡塑密封工程技術研究中心,廣州 510535;2.國家機器人檢測與評定中心(廣州),廣州 510535;3.中國石油大學(北京) 機械與儲運工程學院,北京102249 )

我國管道輸送安全保障特種作業機器人的研究與世界先進水平存在差距,制約了我國海洋資源勘探開發水平。從摩擦學和可靠性角度分析海洋立管作業機器人設計制造和服役的主要特點。介紹了海洋管道和立管作業機器人的主要作用。分別討論了管道清理機器人、智能檢測機器人、海管維修張緊器設備、智能式封堵機器人等服役過程的摩擦學系統和可靠性研究進展。從管道輸送的流動保障、節能降耗、安全高效,及機器人安全可靠運行、檢測及評定等方面進行了探討。提出了海洋立管作業機器人的研究建議。

海上平臺;立管;機器人;可靠性

目前,我國石油勘探開發向深海、深部、沙漠、高寒及海外發展,對石油裝備性能和可靠性提出了更高要求,然而對其摩擦學和可靠性研究不系統。此外,在石油裝備制造領域,國產化深井海洋鉆機、成套壓裂設備、半潛式鉆井平臺、深海鋪管船等大型設施得到了應用,但是基礎件(元器件)、基礎材料等出現了“空殼化”,所以開展應用基礎研究和產業化具有重要意義。2010年,墨西哥灣“深水地平線”平臺爆炸沉沒后導致了立管的破裂、漏油,造成巨大損失;2013年,中石化黃島管道爆燃事故;2014年,高雄市管道爆燃事故。這些事故都引起國內外廣泛關注。所以,在國家政策引導下,特種機器人在石油行業大有可為。以宏觀視角看,其產業鏈涵蓋核心零部件、機器人本體、系統集成及行業應用等4方面。中國在工業轉型升級階段必須抓住機遇,在企業、科研院所和高校之間進行分工與合作,加強深海作業機器人技術研究。本文討論海洋立管作業機器人服役摩擦學與可靠性基礎科學問題,以期增強海洋油氣勘探開發和安全保障裝備水平。

1 海洋立管智能檢測與維護技術進展

1.1海洋立管在役檢測和維護的難題

鉆井立管、生產立管等是海上石油生產的關鍵裝備之一。工信部2014年《海洋工程裝備工程實施方案》,建議通過集成創新和協同創新,加強浮式鉆井生產儲卸裝置(FDPSO)、自升鉆井儲卸油平臺等裝備的研發設計和建造技術研究,其中浮式結構物“單點系泊系統”和離岸“單點系泊輸油終端系統”是關鍵裝備。系泊裝置包括系泊頭、旋轉接頭、海洋立管等,它直接影響海上油田產能。立管是海底管道和浮式結構物之間的必經安全通道,防止油氣介質泄漏與污染環境。此外,旋轉接頭和密封裝置保障了腐蝕介質流動及浮式結構物自由度。但是,海洋立管服役時檢測、維護與緊急救援過程,需要怎樣的輕便快捷機器人技術工藝?系泊裝置的旋轉接頭密封系統有怎樣失效模式?哪些關鍵的摩擦學與可靠性問題亟需解決? 這些難題都關系到海上石油生產的安全。

深海油氣勘探開發時,單點系泊裝置、立管、水下采油樹等是海洋工程核心裝備,主要難點是核心設計建造和維護技術[1]。因此,2013年工信部等支持開展了單點系泊裝置功能分析和設計參數研究、單點系泊裝置結構設計和多種接卸管路系統設計與分析、旋轉接頭浮筒及其主要附屬裝置設計研究等。現階段,雖然國內開展了大量的設計研制工作,但浮式結構物、系泊裝置和立管均在海上服役10 a以上,在強腐蝕介質、高低溫、非線性振動等環境下,其損傷檢測、維護和緊急救援機器人技術非常重要,也存在諸多摩擦學與可靠性難題待攻克。

1.2基于柔性桿技術的海洋立管檢測方法研究

深水環境的立管檢測和緊急救援十分重要,因為管道從平臺至海床的懸空段受風、浪、潮、海冰等影響而多自由度垂蕩,尤其是浪花飛濺區腐蝕影響,就使得懸空管段的腐蝕區域與應力驟變區產生損傷(如水深500~ 3 000 m)。由于深海水下油氣輸送系統環境惡劣,從而使管道介質工況復雜、救援成本更高,急需穩定可靠的便捷修復技術;如果采用發球筒和收球筒工藝,或人工潛水等方式,管線將面臨卡堵和停輸風險。所以,輕便快捷的立管救援工藝與技術裝備在海管輸送時可兼具安全、高效兩大目標,由于海上平臺柔性管作業適用性強,機動性好,已成為熱門的深海立管維護和檢測方法。為提高該技術裝備的適用性和安全可靠性,需要系統的分析和討論相關應用摩擦學和技術進展[2]。

在深海油氣管道輸送時,基于海洋平臺的連續管(Coil Tubing,CT)作業工藝,在去除水合物、流動保障、管道檢測、修復維護等方面具有靈活輕便及效率高等優點。2015年,譚桂斌等[3]、陳迎春等人[4]將細長柔性桿與智能裝備用于海洋立管檢測和井筒清理等,還嘗試用于管端維修,如圖1所示。該作業工藝能夠連接不同功能的機器人,送入海底管道后進行便捷檢測或維護,以避免復雜工況下清管器發送、回收等高風險過程。然而,為了避免管內卡堵或介質停輸等問題,從摩擦學和可靠性角度出發,可開展以下研究:

1)分析不同類型蠟沉積物、水合物等介質去除率和摩擦學規律[5]。

2)分析內檢測裝備在立管內運移時的非線性振動和摩擦接觸特性等[6]。

3)在立管維護和檢測前進行技術適用性分析。

4)管內智能機器人作業的系統可靠性驗證和評價。

1—作業機器人和平臺示意;2—檢測組件結構;3—密封摩擦副;4—點接觸副;5—機器人關鍵部件摩擦學系統模型。

2 立管作業機器人及其服役可靠性研究進展

石油和天然氣“安全、高效、經濟”的鉆探及采輸能力成為事關國家社會經濟穩定的重要因素之一。開展陸地/海底輸送管道完整性管理,提高管道檢測和維修技術,進行海洋立管和陸上管道的作業機器人技術研究,面臨以下幾方面難題。

2.1管壁損傷和缺陷內檢測技術裝備的安全可靠性

現階段,雖然國內開展了陸地和海底管道檢測器研制,但是技術方面與國外還有較大差距,還需要突破。然而,國外廠家對管道內檢測裝備嚴格保密、在全世界全面技術封鎖,賺取高額檢測費用,國外的內檢測裝備搭載三維測繪組件能隨意獲取我國戰略數據(陸地、海岸和深海),影響我國安全。所以,為了提高國產化管道內檢測裝備的準確性、精度及作業安全,需要從裝備具體的工作環境出發進行研究,特別是從內檢測裝備與管道組成的摩擦學系統的角度開展研究。此外,近30 a來摩擦學的減摩耐磨、改善潤滑的設計理論已發展到節能、節材、減排、減振、降噪以及改善機械裝備服役的生命質量[7]。為提高缺陷內檢測和定位精度,需要研究摩擦界面失穩、污垢微觀去除、介質流動遷移及蠟塞淤積等機制,從摩擦學試驗臺、測試方法、試驗建模、應用基礎等層面開展工作。

另外,開展管道內檢測技術研究(如圖2所示),尤其是通過試驗揭示不同介質條件下、不同內檢測器運動過程中的摩擦學作用機制,有助于開展裝備結構、技術參數和工藝優化研究。其中,圖2a為管道幾何測徑作業,用普通的圓板鋁盤初探管道變形情況;圖2b為鋁盤初步測徑作業之后,選取合適清管工藝[8],去除管內污垢以提高內檢測裝備運行平穩度,減輕管道腐蝕速率和失效風險[9];圖2c為管道變形智能通徑儀,它利用高精度傳感器探頭采集管壁變形量,同時進行準確定位,高精度基線檢測和幾何變形數據能夠避免檢測器卡堵;圖2d為不同功能單元組成的多功能內檢測機器人,它在橡膠皮碗支撐和驅動作用下沿管道運行。所以,深入的研究橡膠皮碗摩擦學特性以保障管內機器人運行平穩性,將直接影響到管道內檢測準確性、精度及輸送安全保障的水平。

圖2 管道內檢測裝備和密封摩擦副簡圖[3]

從管道智能機器人與管壁組成密封接觸系統的角度出發,譚桂斌等[3,10]建立了非穩態運移過程的動力學方程:

(1)

式中:m為機器人總質量;a為加速度;dpipe為管道內徑;λ為管道與水平面的夾角;Δp為橡膠密封皮碗前后流體壓差;Fc為蠟沉積物的機械剝離阻力(假設未出現蠟塞運移過程,Wax-slug transportating);Fm為不同數量橡膠密封件與鋼管非穩態摩擦阻力。

另外,根據管內機器人驅動方式分為柔性管注入式[11]、流體壓差驅動式[12]及電機牽引式等[13],高端橡塑密封件是保障機器人安全可靠的核心元件,而且可以提供高可靠的支撐和壓差驅動力。不論陸地還是海洋環境的管道作業,如圖2~3所示,從內檢測裝備與管壁組成摩擦學系統的角度出發,譚桂斌等[14]研究了蠟層不斷剝落、堆疊的物理模型,討論了摩擦入口區的污垢體積增加、卡堵概率問題,以避免管道淤塞、設備卡堵。但是,國內外對蠟層剝離過程和動態變化規律還缺乏系統性的研究成果,橡膠皮碗運動的系統摩擦學理論,也暫未用于現場管道蠟沉積物去除的工藝優化。

2.2管道損傷缺陷檢測與現場作業可靠性難題

2013-11-22,中國石化東黃管道原油泄漏后爆炸燃燒(簡稱黃島管道爆燃事故),造成62人死亡、直接經濟損失7.5億元,成為我國最嚴重管道事故,而事故發生直接原因是埋地管道腐蝕減薄、破裂,在應急修復時違規動火作業。這涉及了管道應急救援技術與現場風險控制。隨后類似事故:2014-06-30,大連某企業定向鉆時,將中國石油新大一線輸油管道破壞后泄漏爆炸;臺灣高雄市一條丙烯管道于2014-07-31,在市區泄漏爆燃,28人遇難、287人受傷,另有2人失蹤,遺憾的是,破壞現場與黃島管道爆燃事故極其相似[15]。

圖3 管道機器人前方污垢淤積摩擦學模型

值得大家認真思考的是,我國引入油氣管道(包括了長輸埋地鋼管、集輸管道與深海管道等)完整性管理體系和技術裝備并在企業應用約10 a,也組建了大型的油氣管道應急維搶修技術隊伍[16],一方面,為什么還有如此惡劣管道損傷泄漏、爆燃災難,從基礎理論和行業應用等角度看,特種環境管內機器人怎樣高效率、高可靠性的設計制造和服役?另一方面,鋼制管道內污垢分布不均勻,管道運營企業擔心作業裝備在“黑箱”環境出現事故,業主關心怎樣安全、高效控制管壁潔凈度?此外,現場作業時不同的管內機器人通常也難以高精度、高可靠性、高效率運行,究竟有哪些主要影響因素?

避免清管檢測裝備服役時出現里程輪打滑卡球、堵管、盲目開挖甚至割管事故,需解決兩方面的問題。①需解決管內裝備服役過程的關鍵基礎問題,包括污垢淤積變化、污垢殘留粘附、構件磨損失效、摩擦阻力問題、蠟層歷史老化效應、內檢測器前端漿液流變學特性等;②基于前一部分研究,建立清管動力學模型,智能化控制清管檢測裝備的運動規律,最終指導現場的施工工藝制定、參數優化與檢測精度提高等。前一部分是后一部分的基礎。目前,正是由于前一部分的基礎問題尚未揭示清楚,在結構優化、參數選取、工藝制定方面與國外存在很大差距,阻礙了我國在管道運營和維護、高精度缺陷檢測和定位等技術裝備進步。

2.3海底管道維修和修復的摩擦學與可靠性

目前,我國海底管道服役老化已進入事故高發期且新建管道還在增加,需研究不同服役工況的高可靠性、高平穩性、高精度管道維修與救援技術。例如,我國在鋪管/鋪纜設備及其核心裝置方面,逐步形成了研發和建造技術能力,但是控制精度、穩定性及其基礎零部件等方面與國外的差距很大,在一定程度上制約了我國海管打撈救援與維修水平。另外,深水油氣管道安裝投產、修復及更換等作業過程中(如圖4所示),深海鋪管船張緊器的彈性墊塊和管子構成了橡膠摩擦學系統[17];圖4所示(序號1)管子鋪設過程中管內機器人運動時,橡膠皮碗與管道等組成摩擦學系統,橡膠和管壁密封系統的磨損失效等應用基礎研究還有待加強。

中海油梁富浩等[18]綜述了海底管道維修系統DPRS (Deepwater Pipeline Repair System)主要組成和工藝,介紹了深水海管維修技術難點;雖然國內初步研究了雙層管聲學檢漏、封堵卡具等裝置,也開展了海試等功能驗證,但尚未見可靠性設計[19]。此外,由于深海和陸上管道的維搶修技術壟斷性,我國在管道救援時主要采用開孔機、筒刀、封堵三通、封堵器等[20]。我國正處于工業轉型升級時期,在智能裝備和新型機器人科技協同攻關時,應加強野外和受限環境管道救援機器人研究與實際應用,進一步提高其信息化、智能化、數字化水平等。

1—鋪管張緊器和海底管道簡圖;2—張緊器橡膠塊摩擦副;3—摩擦力和夾緊力;4—摩擦微間隙簡圖;5—橡膠摩擦副。

2.4海洋水下管道管內封堵式機器人技術

隨著我國海上油田生產模式優化、井口布局調整、港口航道升級及管道鋪設里程增加等[21],海底管道和立管的維修封堵案例增加,對高可靠度、高性能、高精度的管內機器人的需求越來越多[22]。海洋立管的主動或被動式管內封堵機器人技術具有重大意義,一方面,需要在極端天氣下、生產事故、油井廢棄、戰爭紛爭等被迫封堵立管,被動地密封管內介質以避免泄漏污染,對智能封堵式機器人的操控精度、系統穩定性、服役可靠性有苛刻要求[23];另一方面,主動式密封隔離管內的介質進行輕便、快捷修復作業,如閥門更換與修理、海底管線改道、增設井口與試壓檢測等[24],也需要安全、高效、便捷的封堵機器人作業技術和工藝。

如圖5所示(序號1),柔軟皮碗和剛性骨架構成了壓差驅動組件,而高壓油缸或氣動方式擠壓封堵裝置的錨定卡瓦和橡膠密封圈實現高壓密封[25],封堵裝置和橡膠圈甚至密封了管內20 MPa的壓差[26]。

此外,管內智能封堵機器人服役過程準確性、定位精度及作業安全[27],需要從裝備具體介質條件和污垢非均勻工況等研究[28]。因此,2010年至今,譚桂斌等[29]研究了柔軟橡膠皮碗在摩擦過程跨尺度接觸模型,如圖5所示,特別是從驅動支撐皮碗(Elastomer sealing-cup)與管道組成的橡膠摩擦接觸區開展了研究,研究了橡膠摩擦真實接觸率和介質殘留率等,建立了復雜介質環境的橡膠摩擦學系統模型,從摩擦學設計和可靠性設計的角度改善管內封堵機器人設計、制造和服役的生命質量。

3 安全高效管道輸送應用摩擦學和可靠性研究進展

海洋和陸地管道輸送必須考慮安全節能、經濟可靠等,涉及到的主要摩擦學和可靠性問題為:管壁蠟沉積物去除及防蠟防污涂層摩擦學問題;管內作業機器人運動支撐部件和耐磨設計;輸送管道減阻防腐涂層和綠色摩擦學等。上述方向近年來取得了新進展。

3.1管內壁潔凈與流動保障的摩擦學與可靠性問題

若水深400 m海底管道被蠟層堵塞,修復費用高達62.14萬美元/km(100萬美元/英里),而且中國至今尚未掌握深海管道維修裝備與技術。對于深海水下、陸上管道至關重要的蠟沉積物機械式去除,主要是研究清蠟摩擦構件與鋼管的非線性摩擦接觸問題,針對其摩擦學系統的研究主要集中在蠟沉積物分布形態和機械去除效率等方面[30]。在蠟沉積物去除研究方面,國內外通常采用密閉管道環路、冷指、油田割管等昂貴低效方法。最近中國石油大學(北京)在蠟層機械剝離過程中引入原位可視化試驗方法[31],發現了摩擦入口區的蠟顆粒“微淤積效應”,建立了考慮3種不同摩擦界面的蠟層正交去除模型,還采用熒光示蹤[32]、光學觀測等可視化技術[33],深入到單個蠟晶層面揭示蠟層微去除難題。另外一個發展趨勢是,在管道流動安全保障時采用化學藥劑和旁通射流清管器提高其清防蠟效果(例如:被剝離蠟層同時受到了切削應力場、溫度場、流體場的多物理作用),油田常用的工藝有:化學輔助式清管,在發送多個清管器之間投放不同化學藥劑;射流輔助式清管器,在機械式清管器空腔安裝新型調控裝置[34],以環狀或旋轉射流去除污垢來提高作業效率[35]。

1—管道封堵式機器人簡圖;2—橡膠密封摩擦接觸;3—密封盤微接觸區;4—摩擦入口區簡圖;5—橡膠摩擦微凸體模型。

到目前為止,尚無普適性模型可預測不同國家不同油田管道蠟沉積,而針對不同地區不同管段蠟沉積物的去除及其智能控制更加復雜[36]。蠟層去除效率和動態行為是由摩擦學系統所決定,另考慮了化學藥劑、射流等,而蠟污垢層物性又受管道尺寸、溫度、壓力、降溫速率、老化時間及膠質瀝青質等因素影響,因此,對管內壁潔凈程度的機械式除蠟過程而言,合理應用高可靠的智能機器人技術,也是油田和科研機構需要重視的方向。

3.2管內機器人磨損失效的摩擦學和可靠性問題

近年來,我國對管道機器人抗磨損設計的研究主要集中在如何提高部件耐磨損和摩擦可靠性方面。柔軟密封碗主要有丁苯橡膠和聚氨酯等,例如研究納米粒子增強橡膠材料用于管道內檢測裝備,在各油田進行應用;另外,盡管油氣儲運學科等不同領域開展了清管規律研究[37],也涉及了一些摩擦力計算的理論公式[38],但僅把清管檢測裝備作為不損壞、整體剛體;從耐磨損設計出發,檢測器探頭設計了噴焊碳化鎢硬質涂層、氧化鋯陶瓷,從動力學角度考慮了焊縫凸起、管壁凹坑等具體特征進行可靠性研究。

另外,智能內檢測器皮碗構件橡膠磨損機理研究近期也有進展,研究人員采用改變交聯網絡、交聯程度、納米粒子增強體系等優化橡膠制品高耐磨配方[39],結合商業摩擦試驗機、自制摩擦磨損試驗機、臺架試驗等揭示橡膠磨損微觀機制;此外,從以前單純的材料磨損性能測試發展到智能清管器碰撞動力學分析[40]、運移過程摩擦計算[41]、壓差驅動皮碗及摩擦過程智能化泄流及優化等方面[42],研究者嘗試從多尺度分析來控制橡膠構件的磨損和摩擦載荷,進而提高內檢測器和救援機器人服役可靠性[43]。

3.3關于管內壁減阻防腐的摩擦學和可靠性問題

借助多功能管道機器人在管內壁設計和涂覆不同類型的減阻涂層,在輸送介質內添加化學藥劑,降低輸送管道的腐蝕和泵組的能耗,是國內外研究的熱點;同時管內減阻藥劑需要清管器隔斷驅動,其運移過程和技術應用是核心難題。中國石油大學針對中國原油管道面臨的多種物性差異大原油同管輸送的挑戰,研究原油加劑改性長距離順序輸送、冷熱油交替輸送、長距離含蠟原油管道間歇輸送過程等減阻增輸工藝,改進了原油管道內聚合物湍流減阻流動理論,還研制了保障管道安全的多功能管道機器人;中國石油大學(北京)基于國家自然科學基金重點項目《深水環境下易凝高黏原油-天然氣輸送系統流動保障基礎問題研究》,為提高管內過流面積,研究了蠟沉積物清除工藝、清蠟周期和材料微去除率,研制蠟沉積物剝離的模擬試驗臺,提高管內壁潔凈度以期減阻增輸。此外,中科院固體潤滑國家重點實驗室等機構研究了多種油品在疏油表面的減阻行為,在管壁制備仿生超疏油(水)表面,總結出不同功能表面減阻增輸的一般規律。所以,在大規模的天然氣管網、原油管道等工況,減阻防腐和輸送能耗都是共性問題,設備安全延壽和節能降耗更是綠色摩擦學重要目標。

3.4管內機器人可靠性問題和檢測與評定研究

深海立管作業等智能機器人質量檢測評定是工業應用的一大難題。海洋立管隔離了外部強腐蝕性海水的進入,也密封管內的高壓多相介質,避免油氣介質泄漏和環境污染;立管作業機器人功能很多,可保障管道安裝、管壁清潔、缺陷檢測、維護修復、緊急救援等順利地進行,所以其可靠性研究意義重大,但國內外的相關成果較少,涉及機器人質量檢測檢驗的文獻不多。例如,不同管道口徑的智能機器人涉及不同類型的密封系統、傳感器、控制器、伺服電機、減速器等,都需要合適的試驗方法和規程,然而,目前較成熟的電路(或器件)驗證測試[44]、可靠性試驗等,不能完全替代機器人的性能檢測試驗與評價,應進一步研究。

各企業和高校要繼續深化產學研合作,共同研究機器人設計制造和服役的特殊工況、環境,聚焦在管道運輸等特種機器人檢測和評定;同時,注重核心技術的市場推廣和品牌宣傳,以獨具特色的模式來培育國內企業市場競爭力。另外,在石油、礦山、煉化、電力、冶金等行業,適合于極端環境下作業的特種機器人系統,能夠代替人類在海洋、地下、野外及受限空間等復雜危險環境下開展各種作業[45],輔助完成高精度、高穩定性、高安全性的復雜作業任務,其研究開發具有極其重要的社會效益,也體現了作業機器人摩擦學與可靠性工作提升產品服役質量的研究意義。

4 結論

1)從摩擦學與可靠性角度綜述了我國在海洋立管作業機器人技術方面的進展和主要問題,未來我國在摩擦學技術和可靠性方面應加大研究力度。

2)建議由國家和企業共同建立管道運輸(或水運安全、軌道交通、電網輸送)等特種機器人產品及部件認證、校準、標準化工作、檢測、技術咨詢等服務平臺。

3)通過模擬計算和試驗測試手段,開展管道智能檢測機器人等機電耦合設備的摩擦學設計和可靠性設計,制定相關可靠性設計和試驗規范,在企業進行推廣和有關認證咨詢。

4)加強高端橡塑密封、微型傳感器、高性能液壓件等研發測試能力,分析其安全節能服役基礎問題,深化產學研合作在我國深海油氣資源開發過程中進行新理論和新技術應用。

[1]周守為,金曉劍,曾恒一,等.海洋石油裝備與設施:支撐起海洋石油工業的平臺[J].中國工程科學,2010,12(5):102-112.

[2]張嗣偉.關于摩擦學的思考[M].北京:清華大學出版社,2014.

[3]譚桂斌,劉書海,王德國,等.深海立管救援機器人橡膠密封碗摩擦損傷與微淤積效應[C]// 2015年全國摩擦學大會.成都,2015-10-14.

[4]陳迎春,張仕民,王文明,等.連續油管在海洋垂直立管中作業的軸向力傳遞[J].石油礦場機械,2015,44(5):17-21.

[5]譚桂斌,劉書海,王德國,等.油氣管道腐蝕缺陷內檢測與清管時軟接觸區的含蠟油遷移規律研究[C]//2014全國青年摩擦學學術會議.湖北宜昌,2014-05-15.

[6]張行,張仕民,郭書墩,等.直板清管器過環焊縫過程的動力學仿真[J].石油礦場機械,2015,44(2):22-27.

[7]王國彪,賴一楠,黃海鴻,等.2011年度NSFC機械工程學科工作回顧與思考[J].中國機械工程,2012,23(5):570-577.

[8]譚桂斌,朱霄霄,張仕民,等.天然氣管道調速清管器研究進展[J].油氣儲運,2011,30(6):411-416.

[9]王德國,何仁洋,董山英.長距離油、氣、水混輸管道內壁流動腐蝕的研究進展[J].天然氣與石油,2002,20(4):24-29.

[10]Tan G B,Zhang S M,Zhu X X,et al.Research on bypass-valve and its resistance characteristic of speed regulating PIG in gas pipeline[C]//IEEE,3rd Int Conf on Measuring Technology and Mechatronics Automation,2011;Shanghai,China:1114-1117.

[11]Chen Y C,Zhang S M,Yu D H,et al.Friction reduction measurement for a coiled tubing working in a marine riser[J].Measurement,2015( 65):227-232.

[12]Tan G B,Liu S H,Wang D G,et al.Tribological behavior of a line contact between rubber and wax (application to the wax-removal of oil pipeline pigging)[C]//Proceedings of World Tribology Congress (WTC2013),Torino,Italy;Sep 8-13,2013,ID58:01-03.

[13]李鵬,馬書根,李斌,等.具有軸向和周向探查功能的螺旋驅動管內機器人[J].機械工程學報,2010,46(21):19-28.

[14]Tan G B,Liu S H,Wang D G,et al.Effect of elastic rubber on the mechanical scraping of wax-oil deposit in oil and gas pipeline[C]//7th China International Symposium on Tribology (CIST),Xuzhou,China,April 27-30,2014.

[15]張宏.解讀黃島事故調查報告,落實管道完整性管理[J].油氣儲運,2014,33(11):1171-1173.

[16]孫兆光.管道公司維搶修體系初步形成[N].石油管道報,2006-01-12(1).

[17]Tan G B,Wang D G,Liu S H,et al.Frictional behaviors of rough soft contact on wet and dry pipeline surfaces:With application to deepwater pipelaying[J].Sci China Technol Sci,2013,56(12):3024-3032.

[18]梁富浩,李愛華,苗春生,等.深水海底管線維修方式及其維修程序的探討[J].國外油氣田工程,2009,25(10):43-47.

[19]梁富浩,李愛華,張永祥,等.深水海底管線維修系統研究進展及有關問題探討[J].中國海上油氣,2009,21(5):352-357.

[20]張仕民,譚桂斌,朱霄霄,等.油氣管道維搶修技術發展[J].石油機械,2011,39 (10):174-178.

[21]王瑩瑩,王德國,段夢蘭,等.水下生產系統典型布局形式的適應性研究[J].石油機械,2012,40(4):58-63.

[22]樊文斌.管內高壓封堵器封堵能力與密封性能的研究[D].北京:中國石油大學(北京),2010.

[23]馬明,趙弘,賀滕.基于ADAMS的管內封堵器鎖緊機構動力學研究[J].石油機械,2014,42(4):101-105.

[24]王文明,張仕民,陳迎春,等.連續管在海洋油氣作業中的應用[J].石油機械,2012,40 (11):53-57.

[25]馬明,趙弘,蘇鑫,等.油氣管道封堵搶修技術發展現狀與展望[J].石油機械,2014,42(6):109-112.

[26]張策.管內智能封堵器的研究[D].北京:中國石油大學(北京),2011.

[27]劉華潔,張策,張仕民,等.管內高壓智能封堵機器人[J].石油機械,2013,41(6):115-118.

[28]Wang W D,Huang Q Y.Prediction for wax deposition in oil pipelines validated by field pigging[J].J Energy Inst,2014,87(3):196-207.

[29]Tan G B,Wang D G,Liu S H,et al.Probing tribological properties of waxy oil in pipeline pigging with fluorescence technique[J].Tribol Int,2014(71):26-37.

[30]Tan G B,Liu S H,Wang D G,et al.Tribological behaviors of wax-in-oil gel deposition in orthogonal cleaning process[J].Tribol Lett,2015,57(3):1-18.

[31]Tan G B,Liu S H,Wang D G,et al.Spatio-temporal structure in wax-oil gel scraping at a soft tribological contact[J].Tribo Int,2015(88):236-251.

[32]Tan G B,Liu S H,Wang D G,et al.In situ observation of wax-in-oil flow in rough soft contact[J].Tribol Lett,2013,52(1):93-103.

[33]譚桂斌,劉書海,王德國,等.軟接觸區微量油滴的遷移規律試驗研究[C]//2013年全國青年摩擦學學術會議.山東青島,2013-06-02.

[34]朱霄霄,張仕民,李曉龍,等.可調速清管器速度控制裝置設計與研究進展[J].油氣儲運,2014,33(9):922-927.

[35]Galta T.Bypass pigging of subsea pipelines suffering wax deposition[D].Norwegian University of Science and Technology,2014.

[36]Zhang J J,Yu B,Li H Y,et al.Advances in rheology and flow assurance studies of waxy crude[J].Petrol Sci,2013,10(4):538-547.

[37]張勁軍,何利民,宮敬,等.油氣儲運理論與技術進展[J].中國石油大學學報(自然科學版),2013,37(5):151-162.

[38]O′Donoghue A.On the steady state motion of conventional pipeline pigs using imcompre- ssible drive media[D].Cranfield:Cranfield University,1996.

[39]曹志強.網絡結構對丁腈橡膠磨損行為的影響及其機理研究[D].北京:中國石油大學(北京),2014.

[40]Zhang H,Zhang S M,Liu S H,et al.Measurement and analysis of friction and dynamic characteristics of PIG’s sealing disc passing through girth weld in oil and gas pipeline[J].Measurement,2015(64):112-122.

[41]Zhu X X,Zhang S M,Li X L,et al.Numerical simulation of contact force on bi-directional pig in gas pipeline:At the early stage of pigging[J].J Nat Gas Sci Eng,2015(23):127-138.

[42]朱霄霄.天然氣管道調速清管器的設計方法與實驗研究[D].北京:中國石油大學(北京),2014.

[43]譚桂斌.深海立管救援機器人的密封系統可靠性分析與設計[C]// 第四屆模型V&V專題研討會.長沙,2015-12-4.

[44]焦泉,張仕民,李曉龍,等.高精度管道通徑檢測器研制[J].石油礦場機械,2015,44 (1):63-68.

[45]王國彪,陳殿生,陳科位,等.仿生機器人研究現狀與發展趨勢[J].機械工程學報,2015,51(13):27-44.

Advances in Tribology and Reliability Studies of In-pipe Robot for Deepwater Risers

TAN Guibin1,2,3,WANG Deguo3,CHEN Yingchun3

(1.National Engineering Research Center of Rubber & Plastic Sealing,GuangzhouMechanical Engineering Research Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510535,China;2.State Center of Robot Testing and Evaluation (Guangzhou),Guangzhou 510535,China;3.College of Mechanical and Transportation Engineering,China University of Petroleum,Beijing 102249,China)

There are still huge gaps in our pipe-robots for oil & gas pipeline and its flow assurance;a better understanding of the researches in Europeans and Americans is needed.Large diameter,high pressure,long distance pipelines are being used in China in last decade (from 2004 to 2014),these in-pipe robots applications get more and more attentions and the world was shocked by its practical applications,such as pipe-laying,wax pigging,inspecting,isolating,repairing and so on.The main tribology and reliability problems of in-pipe robot are summarized and analyzed.Based on this,a discussion on green tribology,flow assurance,safe and efficiency,testing and evaluate of the various pipe-robots is carried out.Some open problems are discussed and the future trends are provided.

offshore platform;standpipe;robot;reliability

1001-3482(2016)05-0088-08

2015-11-04

2015工信部強基工程“高端橡塑密封元件研發檢測服務平臺”;國家自然科學基金面上項目“特殊環境下橡膠材料非穩態摩擦學研究”(51375495);國家自然科學基金面上項目“油氣管道清管過程中軟摩擦的行為與作用機制研究”(51175514);中央高校基本科研業務費專項基金“含蠟油在機械裝備柔軟接觸區的遷移規律研究”(2462013YXBS008)

譚桂斌(1988-),男,湖南郴州人,工學博士,主要研究方向為深海智能裝備、機器人與可靠性等,E-mail:tgb0510@126.com。

TE952

A

10.3969/j.issn.1001-3482.2016.05.020

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