基于管道极限承载能力分析的深水S型铺管托管架基本设计研究

S型铺管托管架是铺管系统中的重要装备,起到支撑管道和引导管道入水的作用。其基本设计流程是一个复杂的循环过程,涉及铺管船推进力、张紧器张力、待铺设管道的尺寸和铺设水深等诸多参数的平衡和优选。本文基于下弯段管道在弯曲、拉伸和外压综合荷载作用下的极限承载能力分析,求解了铺管船推进力和张紧器拉力,并以此为边界条件推导了托管架长度的参数公式。以2500米水深铺设12英寸管道为例计算了所需的托管架曲率半径和设计长度,该计算方法可为S型铺管船托管架的基本设计提供参考。     

深水海底管道S型起始铺设中海管的完整性评估

以中国南海荔湾深水气田开发项目为依托,以具备动力定位的HYSY201作为铺管船,开展深水海底管道S型起始铺设过程中海管的结构完整性评估。采用海管、铺管船、起始缆、起始端PLET和辅助浮筒系统耦合动态分析方法,通过合理设计托管架半径、海管离去角、海管铺设张力以及作业气候窗,使得在整个起始铺设和正常铺设过程中,海管的Von Mises应力、结构应变以及局部屈曲均满足设计及规范要求。     

先进深水S型铺管船及其深海开发应用前景分析

铺管船作为管道铺设的重要海洋工程装备,其性能是深海铺管的关键。针对当前国内外深海铺管船发展,从铺管方式和船体性能两方面进行了分析归纳,对深海管道S型铺设的特点及关键设备进行了分析,讨论了S型铺管船在深海应用的发展趋势。     

海底管道S型铺设偶然工况分析与对策

海底管道铺设过程的偶然工况分析是海底管道安装设计的重要内容,通过偶然工况分析可以充分识别铺管过程的潜在风险,为制定应急方案提供支持。采用OFFPIPE软件建立海底管道铺设模型,对陆丰7-2海底管道正常铺设和偶然工况进行了分析,结果表明蓝疆号铺管船具备铺设该海底管道的能力,并根据分析结果明确了偶然工况应急措施,为安全可靠地铺设海底管道提供了技术支持。     

动力定位作用下S型铺管作业耦合运动分析

文章建立了S型铺管船的船体、托管架和管线动态耦合模型。考虑了海浪、风和海流载荷作用下以及动力定位系统的控制下,分析时域内管道对船舶运动和受力特点的影响。主要包括：建立起重铺管船的动力定位运动模型,建立基于碰撞-接触原理的V型托辊和托管架模型,设计具有PID伺服系统的张紧器模型,提供连接托管架和船尾的非线性弹性铰接模型。进行时域动态模拟得到结果,通过与非铺管作业工况下的运动响应的对比表明,管线对船舶横摇运动影响较大,对纵摇和垂荡运动有一定程度的影响;管道对船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的受力影响极大。     

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Workbench-AQWA的铺管船托管架结构时程分析

选择上海振华重工设计制造的用于铺设海底管道铺管船托管架作为研究对象，通过AQWA软件得到铺管船与托管架的运动响应幅值算子（RAO），并通过时域分析计算铺管船与托管架在实际海况下的波浪载荷和加速度时程；采用OFFPIPE软件对不同管径、水深的管道-托管架模型（线-点模型）进行动态铺设分析并得到托辊反力；根据托管架受载的特点，以加速度时程作为托管架的载荷条件对其进行结构时程分析，对比在规则波与不规则波海况下的应力水平。研究成果为后续托管架设计奠定基础。     

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。     

J型铺管船动力定位性能研究

本文对J型铺管船的静、动态动力定位性能开展研究,得到风速包络线和推力使用率,确定了铺管船能够抵抗的极限载荷,以及在作业工况下推力使用情况。在时域中对动力定位的J型铺管船进行了运动模拟,确定了船舶的定位精度,并对铺管作业对定位能力的影响展开研究,研究了以不同角度进行管道铺设时对推力使用率的影响,在时域中研究并比较分析了进行铺管作业船舶的动力定位精度。本文明确了船舶在铺设管线时的动力定位能力,为工程实践提供参考。     

深水铺管海域涌浪谱峰周期测试技术研究

深水海底管道铺设中,长周期涌浪频率与深水铺管船振动频率接近,易引发结构物与海上涌浪的耦合共振,导致工程风险甚至引起海上事故。文章提出了一种基于双目立体视觉原理的海上长周期涌浪谱峰周期现场测试方法,并针对我国某海域的深水长周期涌浪进行了海上测试,为铺管海域涌浪谱峰周期监测提供了新的方法与借鉴。     

陆丰7-2海底管道铺设敏感性分析

海底管道铺设过程的敏感性分析是海底管道安装设计的重要内容,通过海底管道铺设敏感性分析可以明确铺管作业的操作参数,为海上铺管作业提供支持,并有效识别铺管过程的潜在风险。采用铺管软件OFFPIPE建立海底管道铺设模型,对陆丰7-2海底管道铺设张力、水深和托管架角度等参数敏感性进行了分析,明确了蓝疆号铺管船的铺管作业参数,为安全可靠地铺设海底管道提供了技术支持。     

动力定位作用下S型铺管作业耦合运动分析（英文）

文章建立了S型铺管船的船体、托管架和管线动态耦合模型。考虑了海浪、风和海流载荷作用下以及动力定位系统的控制下,分析时域内管道对船舶运动和受力特点的影响。主要包括:建立起重铺管船的动力定位运动模型,建立基于碰撞-接触原理的V型托辊和托管架模型,设计具有PID伺服系统的张紧器模型,提供连接托管架和船尾的非线性弹性铰接模型。进行时域动态模拟得到结果,通过与非铺管作业工况下的运动响应的对比表明,管线对船舶横摇运动影响较大,对纵摇和垂荡运动有一定程度的影响;管道对船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的受力影响极大。     

动力定位铺管船耦合运动对管线动态响应影响研究

针对深水铺管船HYSY 201,设计了S型铺管船-托管架-管线全耦合的系统模型,开展波浪中动力定位铺管作业水池模型试验.基于测量得到的铺管船耦合运动响应,采用OrcaFlex软件,预报管线动态响应.针对典型工况,分析铺管船运动和管线动响应特性,讨论铺管船各个自由度运动对管线应力的影响.结果 表明:铺管船的纵摇运动对管线...     

新型深水立管提升系统设计及展望

描述了深水油气开发中立管安装工艺、关键技术和分析方法。针对S型铺管船进行立管安装时存在的托管架难以靠近平台、张力转化复杂,水下操作多等难题,设计了一套全新的深水立管提升系统。该系统适用于1 500~3 000m水深处钢质悬链线立管(SCR)的安装,实现了S型铺管船在铺管完成后即能直接进行安装立管,减少了大型船舶的动复员,有效节约了成本。另外,这套深水立管提升系统通过改进也可用于安装其他管道上的结构物。     

深水大型起重铺管船S型铺管系统研究

本文以深水大型起重铺管船S型铺管系统为研究对象,简要阐述张紧器、托管架、A&R绞车等主要铺管设备的用途及工作原理,并结合SEMAC1号起重铺管船铺管作业实际流程,将S型铺管系统典型作业流程归纳为四个阶段,即坡口处理、辅线加工、主线加工和移船铺管,并展开介绍S型铺管系统完整铺管作业流程。     

托管架结构的动力响应分析

S型铺管法的铺管船、管道与托管架之间存在很强的动力耦合作用,难以依靠理论或数值方法准确地得到管道对托管架的动力作用。因为设计荷载的未知,托管架在铺设时的动力响应也难以确定。本文提出了一种能够分析托管架动力响应的方法,利用模型试验测量托管架的托辊动荷载,并建立原型托管架的有限元模型,将托辊动荷载及船体运动作为时域分析的荷载和边界条件引入有限元模型,并根据工程规范对托管架的动强度和动刚度分别进行了验证。     

半潜式起重铺管船SSCV的发展现状及应用

本文从半潜式起重铺管船的发展历史及所具备的作业性能,阐述了半潜式起重铺管船在超大型结构物安装、深水J-Lay海管铺设、深水水下油气设施安装等方面的技术特点及功能,并从专业角度对半潜式起重铺管船与常规起重铺管船的各项特性进行了深入分析对比。     

深水海底管道铺设托管架模型试验研究

针对深水铺管船的托管架,运用半实物仿真试验系统进行了研究,设计了比尺为1:20的室内托管架模型试验,运用研发的运动台模拟铺管船运动,通过半实物仿真试验,测试和分析了深水S型托管架在铺设过程中的关键力学行为。     

深水钢悬链立管J型铺设研究

J型铺管法具有先天的深水适应性,已广泛应用于深海水域的管道铺设作业,而我国对深水管道J型铺设的研究仍处于起步阶段。本文以作为深水开发首选立管形式的钢悬链立管为研究对象,应用Orcaflex软件对立管J型铺设过程做动态分析,校核内容包括最大弯曲应力、最大等效应力及有效张力。将铺管过程分3个阶段进行立管J型铺设强度分析,得到立管受力最大铺设阶段。针对受力最大阶段,进行立管作业窗口分析,得到满足立管使用条件的环境参数。本文所开展的深水钢悬链立管J型铺设研究对推进我国深水铺管技术的发展具有实际工程意义。     

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。