钻井船隔水管张紧器性能分析

研究隔水管张紧器的工作原理和特点,对两种隔水管张紧器进行性能分析和优缺点比较,分析张紧器的发展趋势,为将来钻井船正确选取隔水管张紧器产品,了解其设计状况和发展趋势提供重要参考。     

深水半潜式钻井平台钻井设备配置方案的探讨

钻井设备配置是深水半潜式钻井平台的关键技术。本文着重就井架作业系统、BOP与采油树处理设备、隔水管移运设备、隔水管张紧系统、钻柱运动补偿装置等设备对半潜式钻井平台主尺度、总体性能和布置方案的影响作了探讨。     

吨/循环在半潜式钻井平台的应用

本文从实际应用出发,简明扼要地叙述了吨/循环在半潜式钻井平台隔水管张紧器钢丝绳移位切割过程中的指导作用,以期与海洋钻井的同行们共同探讨吨/循环的实际应用.     

钢悬链线的涡激振动分析

文章介绍了立管在不同流剖面下的涡激振动实验,然后给出了简支钢悬链线的静态方程和基于能量平衡原理的涡激振动频域预报理论.之后提出把钢悬链的参数转化为顶部张紧钻井隔水管的参数的思想.通过预报顶部张紧钻井隔水管的涡激振动响应,得到钢悬链线的涡激振动响应.文中还研究了不同的顶部预张力和不同流剖面对钢悬链线的涡激振动响应影响.结果表明立管的固有频率和模态数的关系足线性的,并且立管的均方根位移和激励的模态数不仅与流速的大小和变化范围有关,还与顶部预张力有关.     

超深水半潜式钻井平台钻井系统选型配置研究

文章针对超深水半潜式钻井平台钻井系统总体布局及作业工艺,在确定主要技术参数的基础上,对物料处理系统、游吊系统、旋转系统、钻柱升沉补偿装置、隔水管张紧系统、井架及钻台等核心部件的关键参数进行分析计算,提出了适用于超深水半潜式钻井平台的钻井系统配置方案,同时可为超深水海洋钻机设计提供参考。     

平台运动对深水钻井隔水管非线性动力响应的影响

文章建立了波浪、海流和船体运动等载荷综合作用下的深水钻井隔水管非线性时域动力响应模型,模型考虑了顶部张力和隔水管内部泥浆对隔水管动力响应的影响,计人了张力沿隔水管长度的变化,并采用有限差分法求解了四阶偏微分运动方程.计算了随机波浪和规则波浪下船体运动对深水钻井隔水管非线性动力响应的影响,研究分析了船体平均偏移以及波频响应和低频响应的周期和幅值对深水钻井隔水管动力响应的影响.结果表明,船体运动对深水钻井隔水管动力响应有较大的影响,在随机波浪和海流作用下,考虑船体运动时,隔水管上部最大弯矩增大了59%.船体的平均偏移主要影响底部最大弯矩.船体波频运动对上部最大弯矩有较大影响,随着波频响应的周期和幅值的变化,上部最大弯矩变化较快,而低频响应的则主要影响隔水管上部弯矩.     

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。     

正常连接与悬挂撤离工况下深水钻井隔水管动力特性与安全分析

为了研究正常连接与悬挂撤离时隔水管动力特性与安全,本文建立了统一的隔水管动力分析模型,通过设置边界条件来考虑正常连接与悬挂撤离工况。同时采用有限单元法结合Newmarkβ动力分析方法对模型进行求解,并开展实验对模型进行验证。选取南中国海一深水井,对正常连接与悬挂撤离工况下隔水管动力特性进行分析,并对不同海况、工况下隔水管的应力及接头转角安全进行校核和讨论。研究表明：隔水管位移与应力随着海流流速的增加而增加;正常连接工况隔水管最大应力出现在水面位置,平台不发生漂移时,隔水管能够承受十年一遇及以下的载荷;隔水管变形和应力随着平台漂移的增大而增大,漂移方向与流速方向直线夹角越大越利于保护隔水管;软悬挂隔水管在水面附近出现极大应力,硬悬挂隔水管在连接处出现极大应力;相比于硬悬挂,软悬挂模式下隔水管弯矩与应力都更小,但是由于顶端转角限制,其所能承受海流作用能力并不能显著优于硬悬挂。     

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.     

深水钻井隔水管磨损评估及保护措施分析

结合两起深水钻井隔水管磨损事故后果分析,对钻杆转动造成的隔水管磨损机理进行了探讨和定量评估.分析了底部挠性接头角度、深水海流对隔水管磨损的重要影响,探讨了相应的改进措施,并介绍了两种磨损减缓装备可供选用.     

铺管船用张紧器链轨张力计算方法以及张紧端受力的研究

简要介绍了S-Lay型铺管船用张紧器的基本功能和构造,张紧器链轨张紧和张紧端轴的工况和设计考虑,给出链轨张紧时内张力的计算方法,讨论了设计张紧器时链轨张紧方面需要注意的问题,对于从事设计张紧器的人员来说具有一定借鉴参考意义.     

后张预应力混凝土管桩分批张拉预应力损失

后张法预应力混凝土大管桩由于抗弯承载力高和成本低,在港口工程中得到广泛应用。由于大管桩张拉过程中采用多批次张拉,需要精确计算各批钢绞线张拉应力。针对大管桩分批张拉施工技术提出的计算方法可以求解预应力筋的施工控制张拉力,使得每根预应力筋张拉一次即可,无需反复调整张拉力。根据不同张拉顺序的方案,计算出张拉顺序对构件应力和变形的影响,应用于预应力施工方案的优化设计。     

混凝土结构预应力筋分批张拉过程中张力的仿真分析

工程施工中常用分批张拉法把结构中预应力筋分别张拉到各自的设计张力值.针对分批张拉施工技术,提出了可以求解预应力筋的施工控制张拉力的汁算方法,使得每根预应力筋张拉一次即可,无需反复涮整张拉力,而且还能根据不同张拉顺序的方案,计算出张拉顺序对构件应力和变形的影响.可应用于预应力施工方案的优化设计.     

顶张式立管液压气动式张紧器的模拟方法

综合考虑液压气柱的张力-冲程非线性关系、液压气柱与立管之间的夹角以及平台-张紧器-立管之间的耦合关系,研究顶张式立管液压气动式张紧器的不同模拟分析方法。选取3种典型工况,对不同张紧器模拟方法下立管的动态响应进行仿真计算,分析比较不同模拟方法的科学性和适用性。结果表明:在顶张式立管分析过程中,张紧器的合理模拟至关重要,是否考虑液压气柱和立管之间的夹角对立管响应的影响不大;恒定集中力模型不能反映立管张力的变化规律,而且立管响应也存在较大差别,故不宜采用;线性模型可用于平台运动幅值较小的情况;非线性模型最能反映张紧器的刚度特性,且在极端载荷环境下尤为适用。     

Flexible riser-bend stiffener top connection analytical model with I-tube

The flexible riser top connection to the floating unit is a critical region considering extreme loading and fatigue lifetime assessment and is generally protected by a bend stiffener to limit the curvature in this region. The top connection usually interface the floating unit with two main configurations: i) end-fitting and bend stiffener directly connected to a riser balcony or ii) riser connected to the floating unit in the end of an I-tube, which reduces the end-fitting bending loading, and bend stiffener assembled to a bellmouth with a given inclination in relation to the I-tube longitudinal axis. The traditional modeling approach considers the riser/bend stiffener system attached to the floating unit, representative of the first configuration. A more realistic modeling approach, capturing the complex interactions of flexible riser/bend stiffener with I-tube interface can be employed for preliminary assessment with less conservatism. In this work, a large deflection analytical beam model is developed for the riser top connection with I-tube considering the bellmouth transition region with a straight rigid surface followed by a curved section. The riser follows a nonlinear bending behavior described by a bilinear moment vs curvature function and the bend stiffener polyurethane material exhibits nonlinear elastic symmetric response represented by a power law function. It is assumed that there is no gap between the riser and the bend stiffener and the riser is fixed in the end-fitting position. The mathematical formulation of the statically indeterminate system results in three systems of coupled differential equations combined with the corresponding multipoint boundary conditions to be numerically solved by an iterative procedure. A case study is carried out with a 7” flexible riser protected by a bend stiffener connected to an inclined I-tube bellmouth. The system is subjected to extreme loading conditions and the influence of the sleeve shape and I-tube length on the riser curvature distribution, including the end-fitting position, and contact forces between the riser/sleeve and riser/bend stiffener sections are assessed.     

计及海底井口影响的隔水管涡激振动响应特性试验

在靠近海底井口位置,隔水管周围流场受井口系统的影响发生变化,流固耦合下涡激振动可能诱发隔水管在横流向(CF方向)更为剧烈的振动。为了研究受管土装置影响的隔水管涡激振动响应特性,使用自主设计的管土装置模拟海底井口,采用8 m柔性立管,进行了均匀流下单管和受管土装置影响的涡激振动对比试验。试验通过FBG光纤应变片测得应变信息,使用模态叠加法、FFT变换处理分析试验数据,对比分析2组隔水管的主导频率、应变时历与幅值谱、无因次振幅以及激励力系数等参数沿管径的分布情况。结果发现管土装置影响下,隔水管主导频率减小;CF方向涡激振动增大,振幅沿径向呈非对称特征;涡激振动振幅更大,隔水管受流场的激励与阻尼更为剧烈。     

浮式平台水下电缆（立管）快速解脱及存储技术研究

以流花11—1平台生产立管系统解脱为例,介绍平台立管系统解脱的新方法及创新技术。提出新的施工方案,并将电缆密封装置、电缆（立管）防弯等新技术引入到施工中,使得电缆（立管）解脱所花的时间较常规方法缩短一半以上。     

平台运动下悬链线立管涡激振动响应特性分析

悬链线立管会在半潜平台运动带动下出现涡激振动现象,对立管疲劳寿命造成影响.借助海工结构物动力分析软件Orcaflex建立立管模型,使用Iwan-Blevins尾流振子模型进行数值模拟.通过与试验结果对比验证了该方法的可行性.同时建立实尺度悬链线立管模型,并考虑背景海流的影响,分析平台垂荡、纵荡运动下的立管涡激振动响应和疲劳损伤.研究表明,平台运动产生的非定常流场将引起悬链线立管发生涡激振动现象,并在背景洋流激励的基础上增大疲劳损伤,在立管结构实际工程设计时应予以关注.