细长海洋立管涡激振动预报模型

涡激振动预报对于深水环境中的细长海洋结构物的设计至关重要.近年来出现的若干经验模型基于圆柱体受追振荡实验数据.文中介绍了细长海洋结构物涡激振动预报工具的发展,进而提出了一种基于圆柱体受迫振荡实验数据的预报模型.与现有的类似模型相比较,该模型更加直接地利用了原始模型实验数据,并且将立管的有限元模态分析并入到响应预报当中,以计及立管物理参数的不均匀特性.利用近期立管模型在阶梯状分布流以及剪切流中的涡激振动响应实验测量数据,验证了该模型的有效性.该模型的计算结果表明,立管的模态振型、模态频率与涡激振动响应高度耦合,并且对于低质量比的情况尤为明显.文中还指出了类似的基于受迫振荡圆柱体实验数据的预报模型存在的缺陷.     

深水立管锥形应力节点选型设计研究

该文针对锥形应力节点在深水立管系统中的应用需要,介绍了适用范围,剖析了结构形式和构件,研究了安装方法,并提出了选型的一般性指导原则.     

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.     

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。     

立管入口系统的导向控制研究

随着近海油田深度的增加，采用通常的导向索方法在油田中安装立管变得愈来愈困难。本文应用模糊控制逻辑方法，建立了开发近海油田用的、新型的、无导向索的立管入口系统，并对该系统进行了水池试验，结果，证实该系统的有效性。     

通用型FPSO立管界面结构设计与分析

以通用型浮式生产储油卸油装置(FPSO)立管界面及加强结构为设计目标,通过调研现行的多点系泊和立管界面结构,结合目标通用型FPSO的总布置图和基本布置图,进行了立管界面结构的初步设计。通过有限元模型建造并考虑立管界面结构所受载荷,对通用型FPSO立管界面结构的强度进行了校核。研究结果表明：当立管布置的方位角一定时,满载工况比压载工况对立管界面各主要结构的负载更大。     

海洋平台立管系统的三维动态响应仿真研究

海洋平台立管是其生产系统的主要组成部分,立管系统的动力学特性直接影响生产平台的稳定性和安全性,针对海洋平台立管系统动态响应特性的数值分析显得尤为重要。本研究以凝集参数时域分析法对海洋平台立管系统进行三维仿真模拟,用四阶Runge--Kutta法进行积分求解,分析惯性坐标系下海洋平台立管系统的动态响应。     

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。     

海洋平台中KK管节点表面裂纹应力强度因子的有限元计算方法

海洋平台中的KK管节点由于长期承受循环载荷而容易在焊缝处产生疲劳表面裂纹.对包含表面裂纹的KK节点的残余寿命的评估依赖于对表面裂纹应力强度因子的准确估算.本文首先提出了KK节点中表面裂纹的有限元网格产生方法,然后采用线弹性断裂力学理论,通过裂纹前缘的位移外推插值法分析了KK节点在轴向力作用下沿着表面裂纹的应力强度因子的分布情况.最后,通过对22个KK节点的模型分析,研究了节点的几何参数和裂纹形状参数对应力强度因子的影响情况.     

顶端张紧立管系统张紧装置选型设计研究

深水油气勘探开发是中国油气行业新世纪的重要发展战略.适应深水顶端张紧立管对于张紧装置的应用需要,对张紧装置的若干关键总体技术加以研究,例如适用范围、结构形式和构件、安装方法以及选型一般性指导原则等,对我国的深水开发具有一定的借鉴意义.