基于半数值方法的脐带缆拉弯能力曲线分析研究

水下生产系统脐带缆连接于水上主控站与海底管汇控制执行器之间,在安装和在位运行时脐带缆的受力情况复杂,其中工作内压下拉伸与弯曲组合形式的荷载是脐带缆承受的最显著工况之一,因此分析缆体截面拉-弯性能曲线有着重要的工程指导意义。文章首先采用理论公式对脐带缆内部关键构件钢管进行拉伸和弯曲荷载下受力分析并得到应力应变响应;同时构建脐带缆二维精细数值模型,考虑构件之间的相互作用与摩擦,分析径向外压与工作内压共同作用下缆体截面应力分布情况。通过提取钢管上热点应力并与理论结果相结合得到相应的拉—弯能力曲线。其结果同传统理论方法比较更加保守可信,可确保脐带缆在安装和在位工作时的安全运行。同时,为海洋工程管缆结构抗荷载能力设计提供一条可行途径。     

脐带缆轻量化设计及其力学性能

脐带缆内部结构是由众多功能单元集成的复合结构,随着油气资源开发向深海推进,常用铠装钢丝脐带缆的有效抗拉能力急剧下降,有必要对其进行轻量化改进。因此,通过对碳纤维脐带缆的截面和芳纶增强脐带缆的增强层进行设计,从脐带缆的理论求解和数值仿真两方面分析碳纤维脐带缆和芳纶增强脐带缆相较于钢管脐带缆和铠装钢丝脐带缆的力学性能和轻量化程度。通过数值仿真分析缆长对3种脐带缆刚度的影响。研究发现,碳纤维脐带缆的轻量化程度最高,可达26.1%。     

脐带缆在海洋深水石油平台的应用现状及前景分析

脐带缆是海洋深水石油平台开发利用中必不可少的重要部件。文章基于对脐带缆在海洋深水平台的应用现状和前景的分析,重点阐述了脐带缆的功能构造和作用,并就国内外脐带缆在海洋深水平台的应用现状进行了系统性的分析,并在最后对脐带缆的发展前景进行了简要分析。     

交叉海底管道探测方法研究

随着海洋石油工业的迅速发展,铺设于海底的管道及电缆数量迅速增加,海底管缆交叉现象日益频繁。海底管缆交叉现象给安全生产和环保带来极大的隐患。及时了解交叉海底管缆的位置、状态等信息,为交叉海底管缆的维护提供科学是交叉海底管线探测工作的首要任务。本文根据大量工程经验,对交叉海底管道探测技术及实施方法进行了归纳总结,结合实例数据,对各探测方法适用性进行了总结。本文工作对提高交叉海底管线探测效率具有重要意义。     

流花19-5气田脐带缆截面分析优化设计

流花19-5气田使用水下生产系统进行生产,采用了钢制水下脐带缆的设计。脐带缆截面设计和分析是脐带缆系统设计中最关键的部分,其决定了脐带缆的截面形式、脐带缆的重量、尺寸等重要参数。本文从脐带缆的截面分析出发,应用了蒙特卡洛模拟分析方法,优化和验证了脐带缆承压能力分析,之后进行了安装和操作分析,并提出相对于流花19-5气田所采取的一些设计优化。该技术的研究和应用可为其他深水油气田的开发提供很好的参考与借鉴效果。     

基于一体化平台的海洋脐带缆设计

针对深海脐带缆工程设计过程,使用一体化的海洋工程设计平台进行脐带缆的截面选型、线形设计、强度分析、规范校核。并使用一体化平台实现脐带缆的建模,计算工况设置,生成计算模型,导入商业软件分析和结果处理过程。在设计阶段对多种截面在多种工况条件下进行模拟,得到各截面脐带缆关键性能参数,通过脐带缆方案比选,确定脐带缆设计方案。     

静态脐带缆安装工况参数分析

结合工程实例对静态脐带缆安装工况下的基本力学问题进行了归纳分析,依据海洋管线设计规范计算了脐带缆简化模型关键力学参数,对脐带缆安装工况下的水动力性能进行了分析。通过等效刚度替代原则建立了钢管脐带缆有限元简化模型,重点对比分析了摩擦力对脐带缆应力分布的影响,当缆体承受较大弯曲载荷时可忽略摩擦对脐带缆应力计算的影响。不同拉弯组合载荷作用下脐带缆最大应力均出现在0.025 4 m钢管受拉面,依据计算结果提出了钢管脐带缆的简化设计意见。     

基于Vega Prime的ROV柔性脐带缆动态模拟

模拟柔性脐带缆在深海作业环境中的动态形态变化是构建遥控潜器（ROV）作业视景仿真系统的重点和难点之一。由于柔性脐带缆在海流作用下受力情况复杂、运动形态多变,利用现有成熟的视景仿真软件难以做到逼真模拟。采用凝聚参数法建立柔性脐带缆的模型、运动方程及变长度算法并进行仿真求解,结合所得数值解,利用OpenGL语言和纹理映射技术动态绘制柔性脐带缆三维模型,并将柔性脐带缆动态模型与在Vega Prime平台建立的ROV主体进行衔接,获得了逼真的柔性脐带缆跟随ROV运动的动态模拟效果。     

崖城13-4气田开发项目立管、脐带缆护管安装及海管交叉段预处理工程技术

由中海石油有限公司湛江分公司和上海打捞局签订的崖城13—4气田开发项目立管、脐带缆护管安装及海管交叉段预处理工程从2011年7月11日动员开始到2011年12月2日复原结束，前后历经3662个小时，取得了圆满的成功。     

带缆遥控水下机器人水动力数学模型及其回转运动分析

提出了一种新型的带缆水下机器人系统三维水动力数学模型。在该模型中脐带缆的控制方程由脐带缆任一微段中的力的平衡条件导出,在此基础上以该脐带缆的控制方程为核心,通过引入脐带缆与水下机器人连接点的边界条件而建立起整个系统的三维水动力学数学模型。数值模拟中作用在机器人主体上的水动力载荷和旋转导管螺旋桨的控制力在考虑了它们之间的相互影响基础上以计算流体力学方法求出。该模型的主要特点是克服了现有的带缆水下机器人系统水动力数学模型将系统各组成部分割裂处理、缺乏从系统整体理论框架中去观察脐带缆、水下机器人主体和螺旋桨推进器水动力特征的缺陷,从一种综合、整体的观点去观察分析带缆遥控水下机器人的动力状态。水下机器人在导管螺旋桨作用下回转运动的数值模拟结果表明,利用所建立的数学模型可以对带缆水下机器人水动力状态进行有效的数值模拟。     

安装载荷下脐带缆的抗压抵抗力参数研究

脐带缆作为水下生产系统进行油气资源开发的关键结构之一，在安装过程中的脐带缆受到动态的拉伸载荷和张紧器挤压载荷，保障脐带缆的安装下放过程的结构安全有着重要的工程应用意义。本文应用ABAQUS建立脐带缆有限元模型，充分考虑脐带缆内部各构件之间的相互作用，研究不同张紧器角度与不同摩擦系数下脐带缆的抗压抵抗力性能。结果表明，张紧器与脐带缆之间的摩擦力随着摩擦系数、和张紧器夹角增加而增加，基于此提出可通过优化张紧器夹角及张紧器与脐带缆间的摩擦系数来降低深水对于脐带缆安装的限制。     

埕岛油田油藏调整检测与评估

胜利埕岛海上油田自1993年正式开发至今,目前已建成平台近百座,海底管线、海底电缆各近200km.根据油藏调整方案,需要新打180多口井,新建22座新平台(包括一座中心平台),建成产能约100万t.这些新平台依托旧平台进行生产,新建的平台上设置生产设施,产出液、电力和注水通过新建海底管线和电缆,依托老平台的处理系统和外输系统,进入整个系统.因此,要对已有平台、管线和电缆进行检测评估.考虑到油藏调整规划方案中涉及的平台管线的服役状况,在利用这些已有设施前必须做下述工作:一是已建系统能力是否适应,即目前油、气、水、电等系统的能力是否满足埕岛油田生产的需要?需要对目前海上油田的油气集输管网、注水管网、电网、平台的油、气、水生产处理能力、变配电能力、自控系统能力、消防系统能力、油气加热能力、地面除砂能力等进行综合分析和评价;二是已建设施的寿命是否匹配?必须对平台上部设施、平台结构和海底管道进行全面地检验与评估;三是在检测评估的基础上,决定对现有设施的利用、更新改造或废弃新建提出具体建议.     

虚拟航标在海洋油气开发设施上的应用研究

随着我国海洋油气田勘探开发的发展,离岸海洋油气平台以及平台间海底管线、电缆等数量与日俱增,也增加了过往船舶与平台发生碰撞的风险以及过往船舶对海底管线和电缆损坏等风险。针对此问题,结合虚拟航标的应用及发展现状,以及海洋油气开发设施特点,提出了将虚拟航标应用到海洋油气开发设施的方案,用以保障海洋油气开发设施的安全生产和船舶安全航行,并对应用中可能存在问题进行了分析。     

脐带缆深水安装的参数影响分析(英文)

随着水深的增加引起外部压力的增大和脐带缆的重量相应增加,且由于海洋环境载荷和浮体的运动引起复杂的动力特性使得脐带缆的受力复杂,其安全性受到很大的挑战,故深水安装是脐带缆的关键问题之一。文章详细分析了安装过程中不同浮力块的布置方式(不同尺寸,长度和布置位置)和波浪与流的方向对脐带缆的影响。利用悬链线方程构建自由悬挂的脐带缆的模型,然后施加浮力与环境载荷得到动态脐带缆的安装模型。通过对比分析表明,浮力块的布置方案和波浪与流的方向对脐带缆的安装都有很大的影响,上述这些参数在安装中需要给予重视。     

典型深水顶部张紧立管的设计方法

顶部张紧立管(TTR)是用于连接运动的浮式生产设施和海床上的海底系统的管道,顶部张紧立管可用于钻井、完井及生产.本文将简单介绍TTR在前期初步设计阶段的设计考虑因素,并以典型深水平台概念设计研究课题中确定的TTR立管设计参数和结构型式为例,简要介绍TTR的强度分析方法,供海底管道设计者参考.     

水下生产系统液压控制系统脐带缆液容效应研究

油气田水下生产系统液压控制系统多数采用长脐带缆液压驱动完成,由于长行程积累的液阻大、能耗损失大.提出一种利用长脐带缆的液容储能特性优化设计其液压系统流量的方法,对长脐带缆精确分布参数模型进行分析推导,从而最大限度地降低长脐带缆供、回油过程的流动阻力,提高水下生产系统的驱动效率.最后以我国某油气田某井口为例,对供油管路系统进行了阻尼匹配优化设计和仿真,仿真结果与实际非常吻合.     

基于柔性杆理论的脐带缆涡激振动数值模拟系统

针对目前海洋脐带缆分析软件缺乏的状况,本文基于MATLAB开发了脐带缆涡激振动数值模拟系统UCVIV-1.0.由于脐带缆的大变形和大转角会产生显著的几何非线性,脐带缆的静态平衡位形和整体力学响应计算采用了细长柔性杆模型,采用尾流振子模型模拟海流作用下的涡激力.该系统界面清晰友好,操作简单,适用于悬链线型脐带缆.选取了一组脐带缆参数,使用该系统进行了静力计算以及涡激振动计算;并将静力结果与采用国外商业软件OrcaFlex计算的结果进行了比对,发现结果吻合程度较高,在一定程度上验证了系统的可行性和准确性.本系统有望为脐带缆设计软件的开发提供借鉴.     

大数据中心走进海洋!国内首个海底数据舱来了

2021年1月10日,中国船舶集团旗下广船国际有限公司(简称"广船国际")联合北京海兰信数据科技股份有限公司(简称"海兰信")联合打造的全国首个海底数据舱在珠海高栏港揭幕,标志着我国大数据中心走进了海洋时代。海底数据中心项目(Project UDC)是将服务器等互联网设施安装在带有先进冷却功能的海底密闭压力容器中,用海底复合缆供电,并将数据回传至互联网。海底数据中心(UDC)通过与海水进行热交换,利用巨量流动海水对互联网设施进行散热,有效节约了能源和资源,具有极高的安全性。     

海底管道悬空隐患成因及防治

海底管道是海上油田生产系统中心的一个重要组成部分,维护海底管道的安全是保证安全生产和保护海洋环境重要环节.本文对埕岛海区平台附近与立管连接的海底管道出现悬空的安全隐患进行了详细的调查,并对产生悬空原因进行了分析.对悬空管道的悬空控制进行了对策研究,形成了采用"水下支撑桩"方法进行管道悬空治理的施工方案,此对策实施后取得了显著效果,为保证海底管道安全,保护海洋环境提供了有利借鉴.     

海底无人潜水器

潜水器分为有缆自航式、无缆自航式、海底行走式,附着式等几种。本文将对使用最多的有缆自航式潜水器加以介绍。 1.前言所谓海底无人潜水器是指可供在海底或水中进行观察和作业使用的遥控设备,在国外称之为ROV。海底无人潜水器(以下称潜水器)的最大特点是人不必入海,只需利用电视进行海中观察,利用机械手进行作业,利用传感器进行测量,因此对其安全性、经济性都评价很高。