卷管铺设过程的时域动力分析

卷管法是海底管道铺设中的一种重要方法,由于其铺设过程涉及很多装备,因而管道的受力过程复杂。管道的上卷过程会使管道发生塑性变形并引起残余曲率,上卷过程造成的变形需要在退卷过程中进行校直,这个过程中的缠绕和校直引起的塑性变形,对管线造成的损伤不可忽视。首先介绍卷管式铺管法的铺设原理,然后利用有限元分析软件ABAQUS模拟管道上卷和退卷的动态过程,最后研究卷管铺设上卷和退卷过程中管道的轴向应变历史和应力应变关系以及管道弯曲曲率、截面椭圆率变化历史。结果表明,管道在经过卷筒、校准器、校直器时产生很大的弯曲曲率和截面椭圆率。     

千米级水深铺管船船体总纵强度校核

本文简要介绍了海洋石油201铺管船在千米级水深铺管工况下的改造设计方案及船体总纵强度校核。为适应千米级水深海底管道铺设作业的使用要求,需对海洋石油201船体结构及设备进行升级改造,同时通过对千米级水深海底管道铺设及PLET下放安装工况的船体总纵强度进行校核,证明改造升级后的海洋石油201具有足够的总纵强度满足千米级水深海底管道铺设的使用要求。     

基于有限元技术的海底电缆铺设机械结构损伤分析

随着人们对海洋的广泛利用,海底电缆的铺设工程对海洋的开发及使用有着极其重要的作用。在铺设过程中海底电缆的弯曲是引起机械结构损伤的主要原因之一。为此,本文利用ANSYS软件建立了海底电缆的有限元模型,选用SOLID164和SHELL163单元并利用ALE算法对该模型进行仿真计算。通过对仿真结果进行数据提取,获得了海底电缆的位移及应力数据,为海底电缆弯曲特性及铺设过程中的机械结构损伤研究提供了参考。     

海洋铺管力学模型的改进及有限元求解

针对海洋管道在铺设过程中,因管道变形很大直接影响海洋管道的安全使用问题,结合传统海洋管道受力分析,指出了水作用力处理方法的不当之处,给出计算水作用力的公式,并基于此公式对有限元对管道力学模型相关条件进行合理假设,对传统方法和改进方法分别进行实例计算,认为改进的模型更加合理.     

卷筒铺管方法与关键设备研究

海底管道是海洋石油天然气的最主要的运输方式,随着海洋石油开发的速度加快以及铺管水深的增加,对海底管道铺设的主要施工装备的要求也越来越高。简单介绍了适用于深水铺设的卷筒铺管船及施工工艺,同时重点阐述了卷筒铺管船的关键设备,为我国深水卷筒铺管船的建设提供有益参考。     

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。     

千米级水深铺管船托管架铰支座改造设计研究

本文简要介绍了海洋石油201铺管船在千米级水深铺管工况下的船体强度校核及托管架铰支座改造设计方案。为适应千米级水深海底管道铺设作业的使用要求,遂对正常铺管工况(空管)、极端铺管工况(管道进水)和生存/待命工况下的船体及托管架铰支座结构强度进行有限元分析,其结果显示在船体与托管架铰支座连接处的结构存在应力超值的情况,不满足规范要求。因此,需对托管架铰支座及附近的船体结构进行加强改造设计,使船体及铰支座结构强度均满足规范要求,满足千米级水深海底管道铺设的使用要求。     

双金属复合海底管道环焊缝坡口开发技术

为解决双金属复合海底管道海上铺设出现的环焊缝未熔合缺陷多、切管返修影响工期的问题,分析缺陷原因,认为焊缝坡口角度是形成未熔合缺陷的主要因素,进行不同角度焊接坡口的对比试验,确定优化后的焊接坡口角度,重新进行焊接工艺评定,并经工程项目验证,此举可使环焊缝未熔合缺陷数量大幅下降,焊接质量提高,保证了施工进度。     

非粘接柔性管力学性能验证实验方法研究

非粘接柔性管是一种特殊的复合材料,由多种材料非粘接复合而成,相比粘接性柔性管,其可设计性、弯曲性、施工安装及回收利用有很好的优势。在海洋工程中,非粘接柔性管被大量的应用于海洋油气管道中。在风、浪、流等复杂的海况条件下,海洋油气管道的力学性能引起更多的关注。为了研究海洋油气管道的拉伸、弯曲以及压溃等力学性能,减少在海洋工程作业中的意外事故,需要对原型管子进行相应的验证试验。     

不同水深和铺设条件下海底管道受坠物锚击损伤的研究

锚击是引起海底管道损伤和失效的重要原因。为探索锚击作用对海底管道的损伤规律,进行了锚击试验和数值模拟,考察管道铺设条件和水深对海底管道机械损伤的影响。数值模拟与试验数据吻合良好,在预测损伤趋势上保持一致。分析结果表明:随着坠落高度的增加,管道的凹陷损伤程度增大;管道凹陷深度和撞击点附近弯曲应变随着沙土厚度及水深的增加而降低,但降低趋势有所减缓,并逐渐趋于平稳;沙土层与硬土层相比可降低管道的损伤程度;在距撞击点50 cm范围内,管道会发生塑性形变。     

海洋监测系统对千米级水深铺管船海上施工的意义

本文主要介绍了海洋石油201铺管船在千米级水深海底管道铺设和海管终端(PLET)下放工况下的海洋环境以及运动监测系统设备和设计方式,并论述其对海洋工程作业的指导意义。为了适应千米级水深海底管道铺设及PLET下放作业的使用要求,同时确保海上安全施工,运用雷达、电罗经、运动传感器等,对铺管及PLET下放作业中的风、浪、流等环境信息以及船舶运动数据进行采集,并通过对采集的数据信息进行处理,指导海底管道铺设及PLET下放作业,提高了海洋施工作业的安全性。     

深水铺管船技术研究

海底管道在海洋石油天然气的运输方面起到越来越重要的作用,但随着铺管海域水深的增加,对海底管道的铺设方法和主要铺设工具——铺管船也提出了更高的要求.文章介绍了目前普遍使用的几种深水铺管船的船型特点及铺管方法,并以ABS规范为基准,详细说明了深水铺管船入级在总体、结构、舾装等方面应达到的各项要求.     

基于等效截面的复合材料板格弯曲正应力计算方法

复合材料板格作为复合材料基本板架结构力学性能的最小分析单元,是由不同厚度、不同材料和不同铺设角度的单层板叠合而成。利用材料力学理论和经典复合材料层合板理论,推导一般情况下的复合材料板格中性轴位置控制方程,并采用等效截面方法,提出复合材料板格各单层弯曲正应力的计算公式。复合材料板格各单层的最大正应力由模量比和距中性轴位置共同决定。此公式形式上和各向同性材料弯曲正应力的计算公式一致,从而将弯曲正应力计算公式由各向同性材料扩展到各向异性材料,为掌握复合材料板架结构应力水平提供方便。此公式形式简洁,便于工程应用。     

综合物探技术在石油平台场址灾害调查中的应用

海洋物探技术是海洋调查的主要作业手段,在海洋石油平台的安全施工需要方面发挥重要作用.通过实例,介绍石油平台场址调查的主要作业范围、使用设备、以及主要结论,包括描述与分析预定平台位置及周围的、与平台就位、预定管线路由铺设施工有关的工程地质现象.     

浮体助浮措施在大直径薄壁海域管道铺设施工中的应用

徐圩新区达标尾水排海工程海域排放管道的铺设最大水深为18 m,管道采用DN1400钢管,壁厚18 mm.尾水排放管道与油气管道相比,径大壁薄强度低,在水流冲击以及潮位变动下,处理不好就有屈曲折管的风险.通过对管道铺设过程的受力分析,结合相关工程实例,采用浮体助浮方法进行深水区的海域管道铺设施工.结果表明,使用浮体助浮能...     

终端提油的南海方略

我国南海是世界上海况最为恶劣的三大海域之一。特殊的海洋地理环境和气象条件对海洋石油的勘探、施工、管道铺设造成了重大影响。同时,对前去终端提油的船舶来说,如何在这样的海洋气象条件下安全地系泊提油也是一个需要特别关注的问题。     

钢筋混凝土海洋平台结构受力分析

为完善新型型钢混凝土海洋平台的设计计算理论,本文针对梁内型钢腹板是否穿过节点区的不同情况,参考陆上新型钢筋混凝土建筑的新技术、结合海洋平台的特点,采用变角软化桁架模型,利用平衡条件、协调条件及混凝土软化应力-应变关系,并考虑"扭结"影响(强度弱化)的钢筋应力-应变关系,提出了压弯剪复合受力作用下的框架梁柱节点的受力全过程计算方法.利用该方法对国内外所作的53个框架节点试件进行了受力全过程分析,计算结果与试验结果吻合程度较好,为新型海洋石油平台的研究、设计与施工提供了有益的探索.     

深水管线安装技术

在过去的几年里,深水管线铺设经历了快速的发展,目前可以预测的是油气开采水深可以达到3 600 m,未来必将突破这个限度。现在各种海底管道的安装方法在海洋深水市场中都有各自的优点,在线结构物和钢悬链立管可以进行安全高效地安装,管道的旋转也能被有效地控制,海上维修技术也已经被证实。文章介绍了深水管道及附属结构物的几种常用的安装方法,并对管线铺设水深的限制进行分析,供同行参考。     

海洋非粘结柔性管道扭转失效特征行为分析研究

分析了扭转荷载引起的三种海洋非粘结柔性管道截面可能的失效模式:铠装钢丝强度失效、内层压溃失效及铠装钢丝屈曲失效。通过管道扭转时铠装钢丝的应力及层间相互作用的分析,对每种失效模式给出了失效判据表达式。通过综合对比分析,提出了非粘结管道截面最大允许扭转角度的保守预测方法。以某典型经济性柔性管道为例进行抗扭转能力的分析。计算结果显示,在反扭情况下骨架层压溃失效是最易发生的一种失效行为,其对应的扭转角度可用于该管道允许最大扭转角度的设计预测值。这项研究可以为海洋工程类似管缆结构抗扭转能力的设计提供参考。     

简化双层底结构振动传递及抑制特性分析

本文运用波分析法研究了简化双层底结构振动能量传递及抑制特性.通过理论计算,对比了不同阻振质量布置的阻振效果;根据多级阻振质量的局限性,提出阻振质量结合阻尼层的复合抑制措施.使用有限元法建立阻抗边界模拟无反射边界对简化模型进行了数值试验,有限元法与解析法结果基本吻合,验证了理论分析的正确性.研究结果表明,内外底板均以弯曲振动为主,底纵桁发生弯曲或纵向共振时,传递至外底板的振动能量最高;复合抑制措施可以达到甚至超过多级阻振质量的阻振效果,并能有效拓宽隔振频带.这为双层底结构振动抑制提供了理论分析和数值试验基础.