塔式立管涡激疲劳损伤敏感参数研究

针对西非海域的塔式立管,考虑沿水深变化的不同流速截面,分析塔式立管在不同参数下的涡激振动响应及疲劳损伤沿管分布,讨论立管顶部张力、管内流体密度、立管外径、立管壁厚和SHEAR7能量阈值等参数的变化对疲劳损伤的影响.结果显示,由于制造和安装误差等因素导致这些参数的改变,对结构的涡激振动疲劳损伤影响显著,应该在工程设计中引起注意.     

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.     

深水缓波型刚性立管的设计方法

缓波型刚性悬链线立管由于其良好的力学性能和较低的成本,适用于深水油气田开发。本文详述了缓波型刚性悬链线立管的设计准则和设计流程,给出了分布式浮块的设计方法和等效原则,推导了等效水动力参数的计算公式。通过静力分析,得到了不同浮块的布置位置和浮力系数对立管形态、顶端张力、弯矩分布的影响;通过动力分析,得到了沿管等效应力响应的分布规律,为缓波型刚性悬链线立管的设计提供了有益的参考。     

深水陡波形立管的力学性能及参数敏感性分析

以某深水陡波形布局的立管为研究对象,基于柔性杆理论,建立立管运动方程,编写相应程序,进行立管力学性能计算,并将结果与专业海工软件Orca Flex的计算结果进行对比,验证其正确性与精度。再利用编写的程序对立管陡波形布局下总体布置参数进行参数敏感性分析,得到浮力因子、浮子段长度、浮子段初始位置及海流对立管初始位形、弯矩及有效张力的影响,可以为陡波形立管的总体布置设计提供参考。     

钢悬链线立管延长使用寿命方案研究

通过对南海某在位半潜平台钢悬链线立管的疲劳分析,确定了触泥点和平台悬挂点为立管疲劳损伤的关键区域,在此基础上提出了半潜平台移位、改变立管长度和增加立管浮力3种立管延寿方案。对这3种方案进行了强度和疲劳分析。结果表明,3种方案均可将立管疲劳寿命延长一倍,并同时满足极限海况下的强度要求。对3种方案进行敏感性分析,得出了各方案的有效性和适用性,可为深水钢悬链线立管延寿方案设计提供参考。     

超深水钻井立管总体性能分析

本文基于API相关规范,系统梳理了钻井立管总体性能分析的主要内容,形成了超深水钻井立管分析的总体流程,并分析了超深水钻井立管中张紧器及伸缩节等关键位置的模拟方法。在此基础上选择作业水深12000尺超深水钻井立管,在DeepC软件中建立了包括作业平台、张紧器、伸缩节及柔性节点等在内的系统模型,选择合适的海况进行立管总体性能分析,给出了钻井立管总体性能参数的分析方法和结果,为超深水钻井立管的设计和分析提供参照。     

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。     

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。     

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。     

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。     

大深度载人潜水器浮力块的加工和安装

介绍了满足大深度载人潜水器要求的浮力块的使用条件和技术要求;根据各类浮力块的组成和工艺性能,提出了浮力块的粘接、机加工和表面处理、以及安装工艺。由于潜水器的载体框架是由钛合金焊接而成,而浮力块是由浮力材料毛坯粘接并经过数控机床加工而成,这样在载体框架和浮力块中由于加工方法的不同,造成了加工精度的不相称,从而导致浮力块安装时二者之间不匹配的矛盾。通过对载体框架和浮力块装配尺寸链的分析和计算,采用极值互换法,成功地解决了浮力块在载体框架上的安装难题,满足了潜水器的安装技术要求。所获得的经验和工艺参数将为深海水下机器人浮力块加工和安装提供依据,为编制我国大深度载人潜水器入级和建造规范提供参考。     

柔性立管整体分析(英文)

The mechanical performance of a flexible riser is more outstanding than other risers in violent environmental conditions. Based on the lumped mass method, a steep wave flexible riser configuration attached to a Floating Production Storage and Offloading (FPSO) has been applied to a global analysis in order to acquire the static and dynamic behavior of the flexible riser. The riser was divided into a series of straight massless line segments with a node at each end. Only the axial and torsional properties of the line were modeled, while the mass, weight, and buoyancy were all lumped to the nodes. Four different buoyancy module lengths have been made to demonstrate the importance of mode selection, so as to confirm the optimum buoyancy module length. The results in the sensitivity study show that the flexible riser is not very sensitive to the ocean current, and the buoyancy module can reduce the Von Mises stress and improve the mechanical performance of the flexible riser. Shorter buoyancy module length can reduce the riser effective tension in a specific range of the buoyancy module length when other parameters are constant, but it can also increase the maximum curvature of the riser. As a result, all kinds of the riser performances should be taken into account in order to select the most appropriate buoyancy module length.     

全海深载人潜水器用浮力材料的初步研究

目前我国有两台全海深载人潜水器和几台全海深无人潜水器和着陆器正在研制。在所有的这些深海装备中,全海深载人潜水器代表着深海技术的制高点。要设计一台全海深载人潜水器,如何来选择浮力材料就是其中的关键问题之一。文章针对全海深载人潜水器浮力材料选择过程中所涉及的各种问题开展初步研究。通过研究,获得的主要结论是,满足规范要求的1.5倍安全系数的浮力材料目前还没有。如果要降低安全系数,根据有限的试验数据的经验外插,可以把安全系数降至1.4,但需要对满足1.4倍安全系数的浮力材料开展深入的吸水率特性研究。同时,针对现有浮力材料密度过大的问题,文中提出了一种在大型浮力块中添加陶瓷球的思路,可以把密度从0.7 g/cm~3下降至0.64 g/cm~3。该文的研究可为全海深载人潜水器浮力材料的选择提供一定的理论基础。     

大连港大窑湾北防波堤基床淘刷与治理试验研究

大窑湾港区是大连港集装箱核心港区,北防波堤直立段采用改进的梳式沉箱结构,受台风影响,空腔内栅栏板移位、基床被淘刷。为了认知基床淘刷原因,使用非线性波浪水槽进行模型试验研究。研究确认波浪传播至空腔内剧烈紊动、导致基床浮托力增大是栅栏板失稳、基床淘刷的主要原因。采用翼板开孔可有效减小基床浮托力,但增大了透过波浪和流速。综合考虑基础稳定性、透过波浪、施工条件等因素,确定了翼板开孔3 m、将栅栏板厚度由原来的0.5 m加大至1 m的治理方案。试验验证了该方案的可行性。     

A numerical study on the installation configuration design of compliant vertical access riser (CVAR) in deepwater

In oil and gas transportation, the compliant vertical access riser (CVAR) system conducts economic and operational advantages due to its special configuration. In this paper, the static performance of the CVAR is studied by an efficient numerical method. According to the unique configuration of the CVAR, the mathematical model is established based on minimum total potential energy principle. The equilibrium equations are discretized by finite difference method and then solved by Newton-Raphson technique. The accuracy of the numerical method is verified by OrcaFlex software. Detailed parametric analysis is carried out based on practical engineering requirements. The effects of buoyancy section's configuration including buoyancy factor, buoyancy section's length and buoyancy section's location, and external environmental factors including wellhead offset distance, water depth and current velocity on installation shape and mechanical properties of the CVAR are analyzed. The research shows that the presented numerical method has good applicability and flexibility for the early installation configuration design of marine risers which have no touchdown section but only one touchdown point and are equipped with multiple buoyancy blocks subjected to forces of different directions and magnitudes, such as CVARs.     

高压气在潜艇自浮操纵中的使用研究

潜艇发生破损潜坐海底后,高压气吹除主压载水舱的水提供浮力和力矩,使潜艇以较小的纵倾安全浮起。所以高压气在潜艇失事自浮过程中起着至关重要的作用。针对潜艇自浮操纵进行了研究,分析了高压气在潜艇自浮过程中的作用和使用方法。最后通过例子介绍了潜艇自浮时高压气使用预案的制定方法。     

Lateral buckling of subsea pipelines triggered by combined sleeper and distributed buoyancy section

In order to release the axial compressive force resulting from high-temperature conditions, sleepers or distributed buoyancy sections are usually installed along the route of the subsea pipeline as the buckle initiation facilities to trigger lateral buckles. DNV-RP-F110 suggests that the individual buckle initiators can be combined to further increase the reliability of buckle formation. In this study, an improved buckle initiation technique, called the combined sleeper and distributed buoyancy section, is investigated. A generalised mathematical model is proposed to simulate lateral buckling triggered by the combined sleeper and distributed buoyancy section, and it can also be applied to simulate lateral buckling triggered by an individual technique, such as triggered only by sleeper or only by distributed buoyancy section. The mathematical model is verified by comparing with the solutions in the literature. The parametric analysis shows that the buckle formation reliability can be improved when the combined sleeper and distributed buoyancy section is employed. Moreover, both the axial force and the maximum stress along the buckled pipeline in the post-buckling stage are at a lower level, so the pipeline will be safer when the combined sleeper and distributed buoyancy section is utilised as the triggers.     

水泵站在多泵运行时水泵性能的分析

利用实型或模型的试验数据分析求取水泵站多泵运行时的泵间干扰是一种行之有效的方法.文中提出了一种从试验结果提取泵间干扰数据的方法,实例分析表明,本方法合理可靠、简便实用,对泵站设计和运行有一定的指导意义和参考价值.