张 洲，夏 冉，郑利军，马国印，张 玉

(1. 中国石油大学(北京) 安全与海洋工程学院，北京 102200；2. 中海油研究总院，北京 100027；3. 海洋石油工程股份有限公司，天津 300450)

作为水下生产系统的关键组成部分，脐带缆是连接水上终端和水下生产系统之间的“神经生命线”。在海洋环境工作过程中，脐带缆从上部设施向水下设备传输液压油、化学药剂和电力，并在它们之间传递控制信号及温度、压力等数据[1]。

由于脐带缆(图1)自身重量等功能载荷以及波浪、海流、浮体运动等环境载荷的作用，脐带缆在储存、安装及在位运行期间会受到不同的损伤，为脐带缆的安全运行带来了不确定性[2]。例如，在储存阶段，放在卷筒或转盘上的脐带缆受到弯曲载荷和挤压载荷，由于转盘半径有限或脐带缆承重过大会造成弯曲失效和挤压失效[3]；安装过程中，铺管船将脐带缆慢慢铺设到海底，当安装船发生偏转时，在脐带缆的触底点容易发生扭转失效；在位运行阶段，脐带缆在复杂载荷作用下容易发生疲劳失效、拉伸失效和弯曲失效等[4]。

图1 水下生产系统中的脐带缆Fig. 1 The umbilical in subsea production system

脐带缆的可靠性对整个水下生产系统的安全运行起着关键的作用，一些学者对脐带缆的可靠性进行了相关的研究。Ventikos等[5]在大数据模型基础上建立了水下电缆可靠性分析模型，对自然和人为因素诱导的失效进行评估，从而选择最佳的铺设路线。Lee等[6]通过RAM研究定性与定量分析了海底生产系统的整体可靠性，以评估其可用性与可维护性，但并未就脐带缆进行具体分析。……