海洋立管与管线的碰扰问题分析

发布时间：2020-08-12 09:51

【摘要】：海洋油气立管系统是油气开发系统中最薄弱的构件之一,也是海洋石油开发的“瓶颈”问题。在拥挤的海洋环境中,在内部流体和外部环境中波流作用、上部模块运动、VIV三大诱因作用之下,立管与管线之间可能会发生碰撞而导致结构的破坏。这不仅会带来巨大的经济损失,也会给环境造成无法挽回的恶劣影响。 立管的碰撞分析近年来成为立管设计中必不可少的一个重要部分,越来越受到工程界的关注。目前的设计准则中大多规定在设计立管阵列时预留出足够的空间以防止立管间发生接触和碰撞。但随着海洋油气开发向深水迈进,发生碰撞的可能性将大大提高,预留足够的空间将造成很大经济成本。因此,一旦发生碰撞,哪些因素对碰撞响应的影响最敏感,是本文将研究的问题。以前的一些研究学者通常将立管的碰撞对象假设为刚体,而实际情况并不是这样,在立管碰撞的瞬间,两立管均有不同程度的变形,因此本文将立管均视为变形体处理。本文将采用三维有限元分析软件ABAQUS对立管碰扰事件进行模拟,使用显式动力求解器进行计算,并对结果进行讨论分析。 本文给出了研究立管碰扰问题所需的基本理论和研究方法,主要包括立管碰撞的简化模型、参与质量法、API推荐方法、能量法等。由于立管碰撞问题是接触问题,本文将介绍求解问题所用到的接触面、接触力理论和ABAQUS有限元分析软件显式动力求解器Explicit,详细讨论了显式动力求解器在计算立管碰撞问题上对隐式动力求解器的比较优势。本文利用ABAQUS建立立管局部碰撞的三维有限元模型,并使用显式动力求解器得出结构相应,通过设定不同的立管间碰撞角度、碰撞速度,将计算结果进行对比,得出结论。本文还建立了覆盖有氯丁二烯橡胶的立管模型,并通过将计算结果与裸管的碰撞响应进行对比,得出橡胶涂层对立管保护作用的结论。本文还研究了几种初始条件对立管损伤的影响,讨论了立管碰撞的总体响应。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P756.2
【图文】：

ordrytreerisers)，包括钻井立管和生产立管;顺应式立管，包括柔性立管和钢悬链立管(SCRS);混合式立管。目前在全球各大海域服役的已经工程实践证明的立管系统，主要有以下四种概念，见图1.1。

到1994年一2006年美国有关海洋立管的事故统计[3}如下图1.2所示。污;:j、}10.声、勺3%第三二一亨破刘、28.2%誉理不落30.8%倪刊是1丁，9%12.8%图1.294一06美国海洋立管事故统计根据英国健康与安全执行署(HealthandsafetyExeeutive)关于1991年一20年英国大陆架海洋事故的统计资料[#]，得到有关海洋立管事故统计如下图1.3。第一二方破坏

图1.4海洋立管受涡激振动影响效果图的顶部张力立管，相近立管动力行为的失谐导致不同立管具有期间，顶部平台的移动和流体动力载荷使立管产生大幅相对运动近的立管之间发生碰撞并可能在任意位置产生不同方向的凹陷与整体弯曲的相互作用可能会严重影响立管的极限承载能力管碰撞引起的损伤可能会降低立管的使用寿命，甚至会危及平油生产平台的立管设计中，立管碰撞己经是一个不得不考虑的西哥湾尤其突出，这是因为在墨西哥湾存在强大的回流和水下管碰撞和撞击的设计原则都是考虑在极端海流的情况下能够特殊的海况下，如果立管上在某种环境载荷下没有出现破坏的于设计原则，也需要能够准确地预测在极端的海流下发生哪

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 邵炎林;何炎平;;海洋结构物中典型圆管构件的碰撞损伤研究[J];中国海洋平台;2006年01期

2 李文龙,谭家华;我国战略石油储备船系泊系统安全性评估[J];中国造船;2005年02期

本文编号：2790378