CALM系统水下管汇整体结构有限元分析

为评估南海某海上单点卸油CALM系统水下管汇各部件强度,用ANSYS软件建立包含管汇结构及管道部件的水下管汇整体有限元模型,给出其有限元分析方法,得到水下管汇在操作工况和极端工况下各部件的应力分布,指出水下管汇强度最薄弱位置。校核结果表明,该水下管汇各部件强度均满足规范要求。     

撞击载荷下水下管汇动力响应研究

水下管汇是水下生产系统的关键设备之一,其所处的复杂海洋环境承受着极其多变的环境载荷.以水下管汇为研究对象,分析其受落物撞击的影响.利用双线性随动强化模型模拟水下管汇,LS-DYNA求解器计算不同厚度防护板的水下管汇在霍尔锚横向、纵向和30°倾斜3个角度下的撞击过程.研究表明:防护板厚度越大,所吸收碰撞的能量占管汇吸收能量的比率就越小,相反受到冲击时的变形抗性就越大;同等撞击载荷下,5～8 mm厚度防护板既能够有效控制撞击凹陷深度又能吸收较多的冲击能量;在船锚的碰撞过程中,距离撞击位置最近的管系接口影响最大.同时,锚击还会在管系中管道连接处和弯管处产生应力集中;与管系相连接的闸阀在振动过程中产生的加速度幅值与防护板厚度和撞击角度并无太大关系.     

水下管道连接器设计研究及应用

随着全球海洋石油天然气开发从浅水走向深水,由于潜水员下潜深度有限,海底油气管道的连接必须通过水下机器人代替潜水员完成此项工作。因此各种管道连接技术也越来越多地应用于海洋石油开发中。水下管道连接器作为一种重要的自动安装连接装置,涉及到机械、液压、材料、防腐、密封等各个方面,具有免潜水员操作、安装便捷、可靠性高等特点,可广泛应用于水下油气管道连接。本文对已成功应用于南海某气田中水下采气树跨接管连接的水平机械式管道连接器和水下管汇发球器连接的垂直液压式管道连接器,从密封结构、导向结构、锁紧结构的设计进行了深入的阐述,并在连接器样机型式试验、产品防腐、水下安装等方面也进行了详细的说明。     

基于S-Lay的水下在线管汇安装方法

结合南海某深水项目和S-Lay铺设方法以及OrcaFlex软件模拟结果,论述在线管汇安装技术及安装程序,讨论水下在线管汇安装施工时的注意事项。     

便携式水下机器人设计

出于对近海海洋探索的目的,本文应用了上次研究[1]的水下ROV空间姿态控制系统设计了一种便携式水下机器人。该水下机器人系统硬件部分主要由电源模块、无刷电调、遥控部分以及姿态传感器模块组成,软件控制以及相关数据处理由一块ARM-M3内核的处理器完成,编译软件使用Kile。水下机器人结构采用3D打印机制作,材料选用PLA。遥控通讯采用CAN总线协议。水下机器人经过实际调试可以达到相关技术要求,下潜深度100 M,能实现简单的水下作业要求。     

水下油气田虚拟计量技术应用

虚拟计量是基于计算机系统和油气水多相流体力学的数字化测量技术,其核心原理为:通过普通的通信协议和控制系统,获取井筒、水下采油树、水下管汇和海底管道上压力、温度信息,综合目标油气田流体的特性参数,建立目标油气田的多相流体在井筒、油嘴和海底管道内的多相流数值计算模型,通过对质量、动量及能量方程的求解,获得各个油气井的单相产量。水下虚拟计量技术既可以用于水下油气田产量的计量,也可以作为在线多相计量装置的参考评价系统,从而大大节省水下油气田开发费用。目前这一技术已经应用在国外油气田开发中,我国崖城13-4气田首次在国内应用这一创新技术。该技术在满足生产需求的同时,大大降低了海上油气田开发投资。     

“冲桩管”助沉桩新工艺在重建工程中的应用

针对某桩基码头原地重建工程水下障碍物较多的特点,以沉桩施工工艺方案研究为主,结合桩基设计选型和布置,通过直接清障沉桩法、冲孔灌注桩法以及冲桩管助沉法等多种施工工艺方案的综合比选,对该工程中首次提出并成功采用的"冲桩管"这种助沉桩新工艺进行详细分析与总结,为类似工程的结构设计选型和施工方案选择提供有益的参考。     

水下管汇深水安装力学分析

近些年来随着海洋油气开采规模的扩大,水下设备逐渐被广泛应用到海洋油气开采和运输。通过研究水下管汇的两种不同深水安装方法（钻杆安装法以及绞车安装法）,得出管汇安装相关结论。基于钻杆以及缆绳的材料特性,建立两个理论模型分析并推导钻杆和缆绳在安装过程中的水平偏移以及轴向拉力的求解公式,并根据理论公式编写MATLAB程序。将程序计算结果与OrcaFlex软件模拟结果进行对比分析,验证理论公式的正确性。该理论方法将会对管汇深水安装提供一定参考价值。     

水下管汇保护装置落物碰撞分析

水下管汇是水下生产系统中最重要的设施之一;但由于海洋渔业活动频繁,渔网拖拉与落物事故偶有发生,对水下管汇(PLEM:Pipeline End Manifold)可能会造成破坏,ISO 13628-1规范对渔网拖拉工况以及落物荷载做了讲解。渔网拖拉工况可以在在位分析中作为外部荷载来验证结构稳定性。本文主要介绍落物碰撞对对水下管汇的影响,为减少落物对水下管汇的损伤,以及如何配置合理的防护措施提供合科学依据。     

弱温差下水下热滑翔机参数对相变过程的影响

在温跃层强度较低的弱温差层中,水下热滑翔机的相变材料的相变过程会受到阻碍,从而影响滑翔机性能。为了保证水下热滑翔机能够正常工作,通过对滑翔机的相变材料的相变过程和临界航程进行数值求解,分析不同的水平管半径和纵向速度对滑翔机的性能的影响,得出较小的水平管半径和较低的纵向速度可以有效地克服弱温差层下水下热滑翔机性能的恶化。     

全电动水下控制系统及其对水下歧管阀的影响（英文）

Subsea development is moving constantly toward simplification, digitalization, and cost-out strategies because the exploration and production of hydrocarbons are moving toward deeper and remote sea water areas. Usage of all-electric subsea technology instead of hydraulic technology is growing and will be the future of subsea systems due to the former's environmental and functional advantages and reduced costs. The benefits of all-electric subsea systems are health, safety, and environment(HSE)and improved reliability, flexibility, and functionality compared with traditional hydraulic-electrical systems. Existing electrohydraulic technology for a typical subsea system, hydraulic and electric actuators, and subsea manifold valves including valve types and selection philosophy have been reviewed in this paper. Some major worldwide oil companies such as Equinor and Schlumberger have successful experiences with subsea electric actuators. Considering the benefits of all-electric technology especially in terms of cost and HSE, as well as successful experiences of two major oil companies, further research in this area is warranted. One of the gaps in existing reviewed literature is the effect of using all-electric actuators for manifold valves. Thus,three main questions related to electric actuator selection, requirement of safety integrity level(SIL), and effect of using electric actuators on manifold valve selection have been addressed and answered. Forty hydraulic actuated manifold valves from nine past subsea projects in different parts of the world, mainly Africa and Australia, have been selected for the analysis of all-electric actuators. Results show that 93% of the valves require spring-return electric actuators, whereas 7% can be operated with conventional electric actuators without any spring. The manifold valves do not require SIL certification because they are not connected to an emergency shut down system. Introducing the electric actuators to the manifold valve will not change the valve selection philosophy.     

水下控制系统设计研究

此研究是:基于南海某水下气田开发的基本设计工作,结合规范要求,对水下控制系统的主要设计范围和设计方法进行梳理。控制系统包括了水上和水下两个部分,在生产运营中由作业者直接操作,起到保持平稳生产的重要角色。     

水下生产系统数据库研究

随着海洋石油工业技术的发展和海上油田水深的增加，水下生产系统已越来越受到世界各国的重视，并已被纳入世界各大石油公司的重要发展战略。在国内，水下生产系统的研制和开发尚仍属起步阶段，急需系统、全面的数据资料供相关人员查阅。为此，水下生产系统数据库首次被提出并实现。本数据库通过搜集汇总采油树、水下工艺设施、水下接头、控制系统、常用材料、工程公司、项目案例等7个方面的国内外最新相关数据资料，同时进行合理的编排、分类以及整理，最终以网页形式浏览查询。该数据库包含有水下生产系统的构成、各部分的技术要点、主要供应商、设计服务以及建造安装服务的专业公司、成功应用的案例以及成本预算等信息，为相关人员进行水下项目的可行性分析以及技术决策提供了全面、系统的数据支持。     

水下灌浆定形式海底管道立管固定装置研究

针对海底管道立管管卡发生损坏或者脱落,影响海底管道安全运行的情况,研制新型水下灌浆定型式海底管道立管固定装置。讨论水下管卡的结构形式,材料的选择及管卡灌浆的工艺流程。实验证明,该新型管卡能够代替原有管卡很好地对立管起到保护作用,能确保海底管道的安全运行。     

水下分离器管道应力分析

为了提高深水油气田的采收率,延长油气田的开发寿命,水下分离系统的研究已经成为热点,且在北海油气田项目中已经成功地应用。水下分离系统的核心是水下分离器,分离器的正常运行对于水下分离系统的安全性和可靠性具有十分重要的意义。水下分离器管道的应力分析不同于普通的平台工艺管道的分析。介绍了管道应力的基本知识,讨论了水下分离器管道应力分析的特点,校核规范的选取,以及与平台工艺管线分析方法的区别,并且应用CAESAR-Ⅱ管道应力分析软件,通过实例阐述水下分离器管道应力分析的方法和流程。     

Stress analysis of the subsea dynamic riser baseprocess piping

Thesubsea dynamic riser base （SDRB） is an important piece of equipment for the floating production platform mooring system.One end is connected to the rigid pipeline, carrying a rigid pipeline thermal expansion load and the other end is connected to a flexible riser, carrying the dynamic load of the flexible riser, so its function is a transition connection between the flexible riser and the rigid pipeline which fixes the flexible riser on the seabed. On the other hand. as a typical subsea product, the design will satisfythe requirements of the standards for subsea products. By studying the stress analysisphilosophy of the topside piping and subsea pipeline, a physical model and procedure for piping stress analysis of the SDRB have been established.The conditions of the adverse design load have been considered, and a combination of the static load from the rigid pipeline and the dynamic load flexibility has also been optimized. And a comparative analysis between the AMSE, DNV and API standards for piping stress with the checking rules has been done.Because theSDRB belongs to the subsea pipeline terminal product, the use of DNV standards to check its process piping stress is recommended. Finally, the process piping stress of the SDRB has been calculated, and the results show that the jacket pipe and the carrier pipe stress of the SDRB process piping satisfy the DNV standards as a whole.The bulkhead cannot be accurately simulated by the AutoPIPE software which uses the FEA software ANSYS inthe detailed analysis, but the checking results will still meet the requirements of the DNV standards.     

一种具有双重功能的海底挖沟机

水下管道维修前，需要对海床进行基础开挖使管道裸露出来，并在维修点周围形成一定范围的工作面，因此须要使用水下管道维修基础开挖的专用设备——海底挖沟机。在新管线敷设过程中，也需要先对海底实施挖掘开沟，然后进行管道埋设。介绍了一种海底挖沟机，特别是关于一种既能进行海底管道维修基础开挖，又能进行海底管道开沟埋设的具有双重功能的海底挖沟机。