海洋立管组合载荷作用的规范中校核准则比较

本文翻译整理了目前国际上主流的DNV、API和ABS立管规范中关于组合载荷设计校核准则的相关内容,阐述各规范之间的差异和相似之处,通过一组实例的分析,比较了各规范组合载荷校核准则的安全水平。     

基于规范的绑扎式立管系统的强度计算

立管强度分析是海底管道设计的重要内容之一.针对绑扎式立管系统,应用有限元软件AUTOPIPE 8.5建立乐东22-1气田外输立管系统的模型,并分别依据DNV-OS-F101、DNV 1981、ASME B31.8三种设计规范对其进行强度计算.综合考虑规范对立管强度的要求,防止发生压溃和屈曲扩展的要求及限制立管发生漂浮的要求三个条件,确定了满足条件的最小壁厚.最后根据计算结果比较了三种规范对于立管强度计算的不同适用性.     

内波对海洋立管的作用

海洋内波作为海洋水体中特殊的非线性波动现象,对海洋立管的作用特征尚处研究阶段。本文首先分析海洋内波的成因及研究现状,之后结合我国南海海洋内波多发特性,对该海域内已建立管在内波作用下的特性进行分析,得出合理化建议。随着我国南海深水油气资源开发战略的推进,研究内波对海洋立管的作用具有重大的学术意义和实际应用意义。     

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。     

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.     

海洋平台海管立管悬空方案设计研究

海底管线是海洋平台物流进出的主要通道,是海洋平台安全生产的重要设施。海管立管作为海管与平台连接的关键节点,工作环境最为恶劣。现有海管立管的设计是按照立管直底部与海床面完全贴合的工况开展设计计算,出现悬空情况时,需要采取回填措施。由于回填工作难度大、施工及维护费用高,文章通过软件模拟计算,证明立管底部悬空的不影响海管安全使用,计算结果与实际情况匹配,从而实现立管安装、运行费用的大大降低。     

海洋立管的模态及参数敏感性分析

为分析海洋立管受不同形式的轴向张力作用时的模态求解问题,用哈密尔顿原理建立理论模型,讨论模态的计算方法,并分析相关参数对结果的影响。结果表明,在相同的张力因子下,随着立管长度增大其固有频率主要受张力的控制;在深水中因表观重力引起的沿轴向张力的线性变化不可忽略,对频率和振型都有重要影响,张力因子的增大使频率提高,这种影响对结构长度变化敏感;频率随附加水质量系数的增大而降低。     

海洋立管涡激振动的主动控制技术

涡激振动是造成海洋立管疲劳损伤的重要原因,如何抑制海洋立管的涡激振动一直是海洋工程中的热点和难点问题.海洋立管主动控制技术能根据多变的环境条件实时调整控制策略和参数,具有更好的适应性.文章研究了通过施加端部激励对海洋立管涡激振动进行抑制的主动控制技术.基于尾流振子模型来模拟尾流漩涡与结构之间的相互作用,结合有限差分法和龙格-库塔法求解立管振动方程.轴向力激励对涡激振动存在显著干扰,频率比较小时,轴向力激励能降低涡激振动位移;频率比远离共振频率时,立管振动呈宽频特性.     

海洋立管悬挂状态的固有频率和振型

文章把悬挂状态的立管简化为一端固定一端自由的梁模型,考虑截面性质和有效张力及质量的变化,其控制方程为变系数的四阶偏微分方程,运用微分变换方法推导了固有频率和振型的数值计算方法。通过数值算例验证了文中方法的有效性,考察了收敛速度的变化情况,讨论了立管末端的悬挂器具对固有频率和振型的影响,并结合工程实际,给出了若干海况下立管悬挂状态时在飞溅区的共振区域。     

张力腿平台顶张紧式立管强度分析

顶张紧式立管（Top Tensioned Riser,简称TTR）是张力腿平台（Tension Leg Platform,简称TLP ）的关键部分之一。根据API RP 2RD 规范,探讨了TLP平台TTR的总体强度分析方法,并以中国南海某油田环境条件为基础,采用单层管等效模型模拟多层管TTR,利用Orcaflex软件对TTR总体强度进行了分析,同时探讨了采用规则波或不规则波以及内孤立波对立管应力分析结果的影响,对今后TTR的研究和设计具有一定的参考作用。     

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。     

分析DNV-GL规范与CSR规范关于克令吊强度评估的差异

DNV-GL特别是原GL规范中在船用起重设备上有着丰富的监造经验及完善的评估体系.以一艘入级DNV-GL的散货船为例,通过有限元分析,特别分析原GL规范与散货船共同结构规范(CSR)关于克令吊强度评估的差异.同时对入不同船级社的同型船舶起重设备,应充分考虑船级社间的差异,避免后期修改造成损失.这对起重设备的设计具有指导和借鉴意义.     

深海立管系统参数激励试验模拟装置设计

深海海洋立管在海洋环境中,受到各种不同的破坏作用,其中以海水流动引起的涡激振动和平台垂荡产生的参数振动最为明显而备受关注。而对立管的作用更为复杂的是参激—涡激联合振动。为了便于对参数振动进行研究,以及参激—涡激联合振动的研究得以展开,设计了海洋立管参数激励装置。通过PLC控制两台双轴的步进电机分别来模拟平台的垂荡和海水流过立管的相对运动;通过改变装置上主动杆和从动杆的连接部位而调节平台的垂荡振幅。编写了PLC控制程序,绘制了控制部分硬件接线图。基本实现了平台的垂荡频率在0.4 rad/s～1.6rad/s,振幅在0～2m之间;海水的海面流速在0.1 m/s～1m/s,满足实验条件。     

船用起重设备可拆卸零部件国际标准强度计算验证

选取ISO 16856:2013《船用起重设备可拆卸零部件-吊钩》中规定的S型吊钩和ISO 16857:2013《船用起重设备可拆卸零部件-卸扣》中规定的几种D型卸扣,进行力学分析和强度计算,验证了国际标准中规定的吊钩和卸扣尺寸参数满足安全使用要求。     

深水钻井隔水管静态性能参数敏感性分析

采用ABAQUS软件，建立深水钻井隔水管的有限元模型，对隔水管的力学性能进行了研究。在此基础上，对隔水管参数敏感性进行了分析，研究深水钻井隔水管力学性能在不同工况下的变化规律，得到一些有用的结论可供工程应用参考。     

中外灭火器标准的对比与应用研究

针对我国舰船上配备的灭火器因其工作环境的特殊性,不能很好地满足舰船灭火的要求的问题,分析我国现行船用灭火器的不足,分别从抗高温、耐低温、抗腐蚀、抗振动、抗冲击以及相应的喷射距离和耐压力几方面,对比欧洲、美国以及中国灭火器标准的优缺点,探讨我国建立船用灭火器标准的必要性,并提出建议.     

波浪作用下海洋立管试验研究及ANSYS数值模拟

海洋立管在石油工业生产中有着非常广泛的应用,同时也是薄弱易损的构件之一。立管管内有高温高压的流体流过,管外承受海洋环境荷载尤其是波浪荷载的作用,受力比较复杂。由于中国大部分的海上油田水深都比较浅,所以重点研究浅水中的海洋立管。运用相似理论将实际立管模型缩放为试验模型,在管内流体流动及管外波浪荷载作用下,测量立管动力响应,并与Ansys有限元数值模拟结果进行了比较。     

狗骨头扰流装置对海洋立管涡激振动抑制的数值模拟研究

按照流体力学基本理论,将抑制风振的狗骨头型装置引进到抑制海洋立管的涡激振动上,并采用ANSYSCFX三维流固耦合方法对该装置的抑制效果进行检验。数值模拟检验结果表明：该抑振装置不仅有效降低了横向涡激振动响应,而且也抑制了纵向激励。