柔性立管钟型嘴设计及分析

发布时间：2020-05-21 02:41

【摘要】：随着深水油气田的大力开发,柔性立管越来越广泛的得到了应用,立管系统更为复杂化。为了降低柔性立管在应用过程中的载荷效应,立管都要保持一定的线型。立管附件是立管系统必不可少的一部分,在保持立管线型,增强立管的抗疲劳性能中有着十分重要的作用。立管附件主要包括:防弯器、限弯器、钟型嘴和浮筒。本文主要针对钟型嘴的设计做了一些研究。本文的主要工作有: (1)介绍动态柔性立管附件的概念,根据柔性立管的结构形式,应用环境的不同,对目前常用的柔性立管附件进行了分析与归纳。 (2)对于悬链线线型柔性立管进行在位整体分析,应用ABAQUS软件,建立立管的整体模型,分为近点,远点,中点三种工况,并且考虑海流波浪以及浮体运动对于立管进行整体分析。立管在中点时,其应力比较小,因此在布置立管线型时,合适的中点是很重要的。 (3)对于钟型嘴的设计原理进行简单的描述,介绍工程上设计钟型嘴的一般步骤,详细推导了API建议的钟型嘴的线型形式,并对其中的相关参数以简单介绍,最后描述了钟型嘴在平台上的安装。 (4)基于立管的整体分析,针对4种不同线型的钟型嘴形式,从质量、柔性立管应力、钟型嘴应力、接触压力四个方面来分析比较。钟型嘴的曲率与弧长成线性关系时,钟型嘴的综合性能比较好。 (5)对于曲率与弧长成关系的钟型嘴进行参数讨论,钟型嘴内径对于其性能影响不大;底端输入曲率影响着钟型嘴的形状和质量,底端输入曲率越大,钟型嘴的弧长越短,质量越小,应力变化比较小;钟型嘴的质量与底端输入角成正比,在不影响钟型嘴功能的情况下,应当尽量减小底端输入角,来减少钟型嘴的弧长和质量。 (6)对于装有钟型嘴的立管进行了在位整体分析,从分析中可以看出,钟型嘴的存在大大减小了柔性立管顶端的应力范围,对于柔性立管的顶端疲劳现象,有明显的改善作用。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P756.2

【引证文献】