柔性立管构型比选及目标油田构型推荐

柔性立管是一种重要的立管形式,由于其在恶劣环境条件下具有优越的性能在海洋油气田开发中得到广泛应用。针对目前主要应用的立管构型进行介绍,并进行了深入对比分析。依托某油田开发方案设计,基于集中质量模型,利用Orcaflex 软件建模,对不同立管构型进行时域动态分析,得出立管最大有效张力、最小有效张力以及最小弯曲半径等数据,推荐适应目标油田的立管构型。     

深水开发中的SCR立管系统

钢悬链线立管(Steel Catenary Riser,SCR)作为一种全新的深水立管系统已经在国外多个项目中应用.阐述了SCR立管的关键技术问题:立管与浮式结构的界面、静态结构设计、立管之间的干扰分析、动力学分析、疲劳分析及安装分析,介绍了SCR立管的主要设计规范和软件.展望了SCR立管在我国深水开发中的应用前景.     

深水双管系整体安装技术探索

为了在已有平台新增立管,需要通过管卡将立管连接到导管架上.在崖城13-1油气田已有平台新增立管安装过程中,摒弃传统的管卡,立管分步安装的安装方案,大胆采用富有创新性的“管卡一体,整体安装”的安装方案,成功将立管安装至导管架上.采用“管卡一体,整体安装”的方案,不但有效解决了立管卡子安装同心度难以保证的问题,简化了海上作业步骤,极大地提高了海上作业效率,缩短了施工时间,降低了工程费用.     

动力定位模式下考虑钻井立管角度响应的最优控位方法

随着海上浮式移动钻井设施作业水深的不断增加,钻井立管受水面浮体运动与海洋环境载荷的影响将更加复杂,如何通过有效的定位方法来保证水面平台与水下立管的联合作业安全是深海环境下油气开发面临的重要挑战。针对浮式移动设施水下钻井、修井的位置保持问题,本文在动力定位模式下设计一种考虑钻井立管顶、末端角度响应的控位方法,以满足立管安全运行限制域的要求。联合水面浮体与水下立管的低频运动特性分析与建立水面浮体运动偏移与立管顶、末端角度的相对运动关系与模型。在动力定位控位策略中引入最小化钻井立管角度响应的目标函数及其约束条件进行最优化动态期望位置规划,并通过“海洋石油981”深水钻井平台及其立管系统进行了仿真验证。     

顶部张紧式立管强度设计分析

顶部张紧式立管(TTR)是油气开发必不可少的立管类型。研究了南海1500m水深半潜式干树深水平台TTR的概念设计,提出新的管中管结构的等效方法。通过分析立管结构的受力控制方程,得到立管受力分析的主要影响参数,按照轴向刚度、抗弯刚度、立管湿重和液体湿重等效原则,实现立管力学性质的等效。使用Orca Flex软件非线性时域分析立管遭受的四种典型工况,分别获得张力和弯矩,依据管中管结构外管和内管的刚度在等效模型中占的比例进行分配,根据API规范确定管中管结构外管和内管的应力,得到TTR四种工况下的强度分析结果,认为在半潜平台下,TTR强度满足设计要求。     

顶张力对深水刚性立管涡激振动及疲劳损伤的影响

分析讨论顶张力对深水刚性立管在剪切流中的涡激振动响应和疲劳损伤的影响。从理论上分析张力对刚性立管固有特性的影响,并利用OrcaFlex软件建立数值模型,模拟不同顶张力系数下立管于剪切流中的涡激振动响应,同时采用S-N曲线法计算立管疲劳损伤。结果表明,顶张力对立管的影响直接体现在刚度上,立管刚度随着张力的增大而增大,因此顶张力对降低立管疲劳损伤有一定积极作用。但是随着顶张力的增大,其对降低疲劳损伤的贡献越来越小,而对立管强度储备的危害却逐渐增大。     

深水半潜式平台钢悬链立管提升过程模拟分析

针对国内首个半潜式生产平台的钢悬链立管（steel catenary riser,SCR）的安装过程进行研究，给出了适用于半潜式平台的SCR张力转移、提升和就位方案。结合浮式平台和立管布置特点，给出立管提升系统锚链下放点初步位置，并用数值方法对SCR张力转移、提升和就位过程进行模拟。在空管和注水两种工况下给出了SCR顶部张力、立管与旁通最小净距以及立管顶部的倾角，进一步验证了论文提出的安装方案的可行性，同时给出了立管提升系统需要的最大张力，为保障海上施工现场安全提供技术支持。     

钢悬链线立管整体干涉分析研究

深水海洋立管具有柔性,特别是极端海况条件下,相邻立管之间可能发生互相干涉而增大立管的应力,从而影响其疲劳寿命.钢悬链线立管相比顶张力立管,有效张力较小,对环境载荷作用更加敏感,更容易发生碰撞.基于动力学分析软件OrcaFlex建立有限元模型,从允许碰撞的角度出发,对串列布置于张力腿平台上的两根钢悬链线立管进行整体碰撞分析,研究立管间距、尾流模型、拖曳力系数、海流流速和柔性接头刚度对立管碰撞的影响,阐述对碰撞范围、上下游立管相对运动速度、最大碰撞速度和最大碰撞能量的影响规律,为实际工程中立管的空间布置和结构优化设计提供参考.     

基于ABAQUS的深水立管强度分析

应用大型有限元软件ABAQUS对TLP平台的相关立管TTR进行强度分析,应用波浪理论时分别选用线性波(Airy波)和非线性波(五阶Stokes波),校核标准选用了API RP 2RD,以最大使用系数的形式直观分析计算结论,给出TTR立管强度分析的推荐做法.     

深水钢悬链线立管非线性动力分析

钢悬链线立管是近年来国内外发展起来的一种新型深水立管系统,由于成本低、对浮体运动有较大适应性,且耐高温高压环境而受到广泛关注。本文主要对钢悬链线立管的运动进行了时域模拟,采用三维集中质量法建立了深海立管模型,考虑重力、浮力、流体拖曳力、张力、惯性力、剪切、弯曲刚度及海床作用的影响。分别用Newton-Raphson和Newmark-β数值方法求解立管的静态、动态特性。主要分析了钢悬链线立管的构型、张力、剪力和弯矩特性,分析了系缆在顶端不同幅值不同频率激励下疲劳特征点的有效张力变化趋势,对比分析了剪切、弯曲刚度对钢悬链立管顶端张力产生的影响。     

海洋立管的涡激振动

海洋输流立管是海面与海底井口间的主要连接件，是海洋基础结构的关键组成部分，作为海面与海底的一种联系通道，既可用于浮式海洋平台，又可用于固定式平台及钻探船舶。立管在波浪及海流的作用下易发生涡激振动（VIV），涡激振动是深水立管设计的一个主要控制因素。对海洋立管涡激振动的工程背景、研究现状进行了介绍，对所做的研究工作进行了总结，并提出了研究中的不足之处及进一步研究的建议。     

驳船升沉与横荡运动下的海洋立管动力响应

以水面驳船的升沉和横荡运动作为立管上端上端的激励条件，选用“皮尔逊-莫斯科维奇”海浪谱，用Morison方程估算作用在立管上的流体动力，立管上端与驳船连接处作允许任意弹性旋转固定假设，用有限元法进行空间域离散，并用中心差分法对立管的动力响应进行了系统时域模拟。     

立管完整性管理分析

立管系统因海洋环境的时变性和不确定性以及与周围土壤相互作用的复杂性，疲劳和结构响应非常复杂，是一项建设成本大、运行风险高的海洋工程。近年来随着能源紧缺带来的世界范围内油气价格的不断攀升，国外油气公司或作业者越来越重视对深水立管系统进行全寿命期间的完整性管理，通过对失效因素的监测、检测以及对原设计的重新复核，适时合理地制定维护、维修计划和措施，避免不必要的因泄漏和停产带来的健康、安全和海洋环境的巨大经济损失，达到追求油气田开发建设效益最大化的目的。结合联合工业项目-立管完整性管理推荐做法（DnV-RP-F206），重点介绍立管完整性管理概念，完整性管理过程／体系文件建立内容，以及立管主要失效模式和常用的监测、检测方法，并以一个墨西哥湾深水立管系统监测实例说明完整性管理内容。     

内流对顶张力立管动力响应影响分析

文章分析了内流对顶张力立管在波浪和海流激励下的动力响应的影响.考虑内部流动流体的动能采用功能原理建立了立管的运动控制方程.然后采用伽辽金有限元法得到了非线性矩阵方程,并在时域内编制了相应的求解程序.最后对立管的动力特性和动力响应进行了详细分析,主要分析了内流等对其的影响.结果发现内流对动力响应有重大影响,其影响在分析中不可忽略.     

深水钢悬链立管安装设计分析

钢悬链立管在墨西哥海域、西非等地深海油气田开发中,得到了广泛的应用。基于钢悬链立管的S型铺设,将钢悬链立管的整个安装过程分成三个不同阶段:立管铺设阶段、立管提升阶段以及立管移管阶段。结合实际深水工程案例,应用Orcaflex对钢悬链立管整个安装过程做动态分析,校核钢悬链立管在整个安装过程中的强度。     

立管入口系统的导向控制研究

随着近海油田深度的增加，采用通常的导向索方法在油田中安装立管变得愈来愈困难。本文应用模糊控制逻辑方法，建立了开发近海油田用的、新型的、无导向索的立管入口系统，并对该系统进行了水池试验，结果，证实该系统的有效性。     

深水管中管钢悬链线立管的非线性动力分析

立管技术是深水资源开发的关键技术之一。管中管钢悬链线立管具有同心的外管与内管，其外管提供机械保护，内管提供油气通道，内、外管之间按照一定的距离安装扶正器以保护绝热材料，在深水油气开发中具有较大的应用价值。充分考虑在位立管承受的复杂载荷条件泡括动边界、波浪与海流载荷、立管自重、海水浮力、管内外静压力），以及整体和局部非线性因素（包括摩擦、滑移、接触、间隙等），采用时域有限元软件ABAQUS实现管中管钢悬链线立管的建模与非线性动力分析。