超深水钻井隔水管动力分析理论研究与数值模拟

随着钻井作业向深水(500～1 500m)和超深水(1 500m以上)发展,在交变海洋环境载荷波浪力、海流力和浮式钻井平台运动的共同作用下,隔水管的动态响应更加显著.文中探讨了隔水管侧向振动的数学模型、动态特性分析中的结构与环境载荷建模技术及其非线性动力分析方法,研究并对比了不同分析方法在计算效率、计算精度和工程适用性等方面的差异.介绍了时域内应用ABAQUS软件进行超深水钻井隔水管非确定性动力分析的算法与详细流程,算例比较了不同边界条件对深水钻井隔水管动态特性的影响.研究表明,时域非确定性分析最为精确但需要时间最长,且只能采用线性AIRY波浪理论;理论上,海流主要引起隔水管动态响应的时不变部分,但该时不变部分不等同于海流引起的隔水管静态响应,一种简化方法只将海浪与钻井船运动作为动载荷而不考虑海流对动态响应的贡献;钻井船运动和波浪载荷是隔水管动态响应分析主要的动载荷,对于超深水隔水管来说,钻井船运动是首要的动载荷,其慢漂运动对隔水管性能有重要影响,而波浪仅对隔水管局部产生作用.     

大直径隔水管携岩工艺及计算

在海洋钻井过程中,泥浆从套管环空返至截面积显著增加的隔水管环空时,泥浆上返速度明显降低,岩屑举升效率下降甚至于不能满足正常携岩的要求.通过对国内外深水钻井泥浆举升技术的调研与分析,以及对直井及深水隔水管携岩理论进行的深入研究,提出了隔水管携岩工艺,即在保持原有泥浆循环系统基本不变的情况下,由增压管线向隔水管环空内注入泥浆,增大隔水管环空段的泥浆总排量,从而提高泥浆上返速度来实现隔水管环空携岩;给出了计算泥浆泵与增压管线的水力参数计算方法.上述的研究结果对深水钻探具有重要实用价值.     

浪、流作用下大型网箱结构强度的数值模拟

在不同的波浪、海流和海生物附着等环境载荷的作用下,大型网箱的位移、锚泊力及结构应力都会发生变化,而当网箱结构发生海生物附着后,网箱所受的载荷会增大,严重时会危及网箱的结构安全.为此,需要研究浪流作用下大型网箱的水动力响应及结构内力.建立单体水面网格锚碇网箱在浪流作用下的数值模型,分别研究波流、海流和海生物附着等因素对网箱的受力和运动的影响,并分析不同海况下网箱的极限强度.结果 表明,海流流速和海生物附着厚度对网箱的变形、运动和受力有较大的影响,且随着海生物附着厚度的增加,网箱的极限强度也越来越小.     

京杭运河苏北段溢油扩散数值模拟研究

基于Mike21/3SA模块建立京杭运河苏北段溢油扩散数学模型,预测溢油突发事故油膜漂移轨迹和扩散范围。研究结果表明:水动力场、风场对内河溢油扩散有着重要的影响;流速对油膜的漂移过程起主导作用,油膜移动速度随着水流流速的增大而增大;不利风向作用下,油膜下游漂移影响范围明显增大;一旦发生漏油事故,应及时监测溢油河段水流状况与气象条件,及时采取应急救援措施。     

深水半潜式钻井平台动力定位建模与仿真

针对海洋结构物的过程对象模型中水动力系数较多且较难获得准确的数值,运用控制对象模型代替过程对象模型来模拟海洋平台动力定位时的动态响应.采用模块法对半潜式平台主要的水上建筑以及水下建筑进行了不同标准构件模块的离散,通过叠加各离散构件的载荷获得风与海流的总载荷.应用所建立的模型对981钻井平台在待机工况与作业工况进行了动力定位的时域仿真,仿真结果表明模型切实可行,可以用于动力定位的实时模拟与系统调试.     

深海系缆动张力的超谐动力响应

文章考虑深水系缆的拉伸和弯曲变形,取正交坐标和切向量描述任意结点的6个广义位移,考虑缆变形的几何非线性和水动力影响,基于细长杆理论推导缆索的单元刚度矩阵,引入单元内张力一致假设,推导出12×12的非线性刚度矩阵,并与有限元软件对接。针对1800m水深平台的系缆,考虑系缆端点垂荡运动,以及端点垂荡、横荡和海流作用两种状态下系泊系统的动力响应。计算结果表明,端点运动和海流作用,引起系缆系统的二倍超谐动力响应,并且随着流速增大,系缆超谐动力响应增大,系缆的超谐动张力分量对于缆索疲劳累积损伤具有重要影响,在系缆疲劳分析时应该予以考虑。     

基于MIKE21的瓯江口水动力特征与水流数值模拟研究

河口地区的水动力与泥沙条件十分复杂,研究围海工程对附近水动力环境与泥沙运动的影响十分有意义。本文采用MIKE21 Flow Model FM建立了潮流数学模型,以瓯江口围海工程附近水域的水动力环境特征为例进行了数值模拟,利用实测资料,对模型进行了充分地验证,模拟的结果与实测的潮位、流速、流向基本一致。结合瓯江口围海工程,采用数值模拟的研究手段,对工程进行了研究,全面系统地分析了围海工程对周边水动力环境和泥沙的影响。研究表明:主要通道北口水道流速基本不变,北入海口处流速增大,工程对港口航道没有负面影响;整个瓯江口海域流速不会大范围变化,仅在围海工程附近有所改变,围海工程南侧水道流速略有增大,南入海口和南口海域流速略有减小。     

南海自由站立式立管设计与分析

自由站立式立管可作为南海油气开发的立管形式。根据设计参数建立自由站立式立管系统模型,根据南海某油田环境参数校核立管各工况下的强度结果并进行疲劳分析,探讨自由站立式立管动态强度与疲劳特性并验证是否满足规范要求。分析结果表明：该立管设计满足规范中的强度与疲劳要求,且疲劳性能较好;立管等效应力最大处为立管主体顶部应力节下端;最危险浪流方向为沿立管向平台方向;立管主体应力水平受平台运动影响较小,受顶部张紧力以及海流大小影响较大;疲劳损伤最大处位于立管主体顶部,且涡激疲劳损伤大于浪致疲劳损伤。     

顺水沉放条件下护底软体排排头漂移距水槽试验研究*

航道整治工程软体排沉排过程中,排头着床位置的精准控制是关系施工成败和铺排质量的重要因素。实际施工时对沉排参数的选取大多依赖经验性判断,尚缺乏理论与试验研究。通过概化水槽试验,研究了顺水沉放条件下不同沉排参数对排头漂移距的影响规律,量化表征了各参数的敏感性差异。基于多元非线性回归理论建立了多因素作用下排头漂移距预测模型,利用相关系数和平均绝对误差等指标对其预测精度进行了统计分析。试验结果表明,排头漂移距随排头梁质量和连接绳长增大而减小,随水深和流速增大而增大;各参数敏感性排序为流速＞相对绳长＞水深＞排头梁质量。研究成果可为软体排沉排施工提供科学依据。     

参激振动对顺应式垂直通路立管涡激振动的影响

顺应式垂直通路立管(CVAR)是目前处于研究阶段的一种新型的立管类型,在海流作用下产生涡激振动,在平台垂荡运动作用下产生参数激励振动。为了研究参数激励的影响,本文引入尾流振子模型模拟漩涡脱落对立管的作用,同时考虑浮式平台升沉运动产生的参数激励,建立了CVAR参激-涡激联合振动方程,获取联合作用下的动力响应,并与纯涡激振动响应进行对比。结果表明,在相同的流速下CVAR中部涡激振动幅值最大,流速的增大会导致涡激振动的频率增大,发生高阶锁振,高阶锁振振动幅值比低阶锁振振动幅值小。考虑参数激励之后,较纯涡激振动而言,立管的振动幅值增大;当参激频率与涡激振动频率接近时,立管的振动幅值最大。     

利用蓄冷空调提高潜艇水下续航力研究

针对常规潜艇水下航行时空调机组耗电量大影响续航力的问题,提出采用蓄冷空调对现有空调制冷机组进行改造,以节省潜艇水下能耗提高续航力的方案,并对采用蓄冷空调后续航力的变化进行计算分析,结果表明常规潜艇采用蓄冷空调方案有利于提高潜艇的战术性能。     

散货船现状及其发展趋势

介绍了散货船的发展历史和分类,并通过统计资料分析了散货船现状和发展趋势.展望了我国散货船运的发展前景.     

工程作业船舶的浮态调整

由于工程船的一些特殊特点,船舶的浮态调整非常重要。本文就一些工程船的浮态调整作一简单的介绍。     

水润滑材料研究进展

材料服役于水环境中,其摩擦磨损行为不仅与摩擦副材料本身的性质有关,还与载荷、速度、温度等因素相关,同时也与所处的环境有很大关系。本文重点阐述水环境对材料摩擦磨损性能的影响机制。在此基础上,进一步讨论材料在水溶液中的摩擦磨损行为。     

水润滑材料研究进展

材料服役于水环境中,其摩擦磨损行为不仅与摩擦副材料本身的性质有关,还与载荷、速度、温度等因素相关,同时也与所处的环境有很大关系。本文重点阐述水环境对材料摩擦磨损性能的影响机制。在此基础上,进一步讨论材料在水溶液中的摩擦磨损行为。     

景洪水力式升船机事故工况及应对措施

水力式升船机包括水力输水系统、机械系统、上(下)闸首设备及电气系统等。分析升船机各系统可能出现的故障,以及这些故障对升船机运行可能造成的影响,结合升船机运行流程,对几种典型事故工况进行分析,提出水力式升船机运行事故工况分类及应对措施。研究成果可对类似升船机的设计提供参考。     

钢筋在不同环境条件下的腐蚀及防护

从钢筋腐蚀的原因出发,根据化学腐蚀和电化腐蚀理论,分别讨论了钢筋和混凝土中钢筋产生腐蚀的机理,介绍了较为成熟实用的防治措施,对钢筋和钢筋混凝土中钢筋的防腐有一定的指导意义.     

特种船的航迹

近年来，随着世界经济的迅猛发展、国际海运贸易量的增加和海洋石油开采业的发展，海洋特种船舶的需求量也在不断增加，未来前景看好。 目前，在海洋特种船舶中半潜船、海洋救助船、重吊船、海洋供应船占有很大比例，具有重要的地位，本文将着重介绍这些船舶的发展现状及趋势。[第一段]     

件杂货装卸作业效率的约束条件分析及优化

结合天津港件杂货装卸作业的生产实际情况,分析了影响装卸作业效率的约束条件,提出了相应的优化对策.     

沪通铁路长江大桥工程河段航道条件及桥墩布置方案

沪通铁路长江大桥选址在澄通河段中段南通水道进口处,该航段为Ⅰ级航道,此河段由于横港沙及通州沙等影响,河道变化复杂,深泓易摆动,并且桥区河段深水航道稳定对沿江经济发展至关重要,因此桥墩布置方案必须结合深水航道上延需求,充分考虑航道条件变化及通航要求。在充分考虑水文、河床演变、航道条件、航运等因素的基础上,合理布置桥墩方案,以最大限度满足通航要求。