浅水/深水管道铺设安装力学相关问题研究

发布时间：2020-12-12 09:44

　　海底管道被称为海洋油气资源的运输生命线,是进行油气资源开发的关键环节。将油气管道安全、可靠地铺设至海底,是其后期能够正常在位运行的基础。由于海洋环境的复杂性,在铺设过程中影响管道安全的因素众多,特别是,管道铺设实际为一动态过程,其涉及船体、铺设装备和管道之间的复杂耦合相互作用。为保证海底管道顺利铺设安装,系统地开展浅水/深水管道铺设研究不仅对管道安装力学学科的相关发展,同时也对实际海洋铺管工程的技术支持具有一定的意义。针对上述背景,本文开展的主要研究工作如下：首先,针对浅水大口径薄壁管道铺设过程中铺管船的系泊问题展开研究。在进行浅水管道铺设时铺管船需要锚泊系统的牵引,但移锚操作时锚泊系统的安全性会降低,对于管道铺设会有影响。此时一般采用带有混凝土配重层的大口径薄壁管道,由于单位自重较大,在铺设时为保证管道应力安全,锚泊系统的安全性很重要。这部分内容系统总结了系泊分析的理论及方法,以某浅水铺管船为模型展开移锚时的系泊系统安全性研究,为管道铺设提供前期的安全保障。其次,对管道铺设时的相关力学问题进行了研究,分析探讨了对浅水管道铺设的影响因素并建立合适的铺设分析流程,基于应力控制准则来评判浅... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 船体系泊分析研究进展
    1.3 海底管道铺设研究相关进展
        1.3.1 常用海底管道铺设方法
        1.3.2 海底管道铺设计算分析方法
    1.4 本文主要工作
2 海底管道铺设分析理论及数值模拟软件OrcFlex
    2.1 船体系泊分析理论
        2.1.1 锚泊时域分析理论
        2.1.2 AQWA锚泊分析理论
    2.2 管道悬链线分析理论
        2.2.1 管道悬链线理论
        2.2.2 悬链线理论在管道铺设中的应用
    2.3 管道铺设软件OrcaFlex简介
        2.3.1 OrcaFlex软件简介
        2.3.2 OrcaFlex中管道单元特性简介
    2.4 本章小结
3 浅水铺管船移锚的系泊安全性研究
    3.1 铺管船模型参数及锚泊状态与要求介绍
        3.1.1 船体参数与模型
        3.1.2 锚缆布置与移锚状态的确定
        3.1.3 系泊计算安全评价
    3.2 铺管船系泊计算影响因素研究
        3.2.1 船体系泊计算收敛性分析
        3.2.2 基于时域的船体系泊分析
    3.3 系泊计算结果影响参数分析
        3.3.0 船体系泊的分析工况
        3.3.1 船体运动位移参数极值分析
        3.3.2 锚缆张力参数极值分析
        3.3.3 锚缆在海床上长度参数极值分析
        3.3.4 系泊参数影响研究总结
    3.4 本章小结
4 基于应力控制的浅水管道铺设研究
    4.1 浅水铺设计算模型简介
        4.1.1 铺设模型主要参数
        4.1.2 浅水铺设管道参数
    4.2 浅水管道铺设流程研究及算例应用
        4.2.1 管道铺设分析流程
        4.2.2 铺设流程的实际应用
        4.2.3 管道铺设参数分析
    4.3 基于应力控制的管道铺设安全研究
        4.3.1 管道内应力校核准则
        4.3.2 铺设工况设定
        4.3.3 危险工况下管道应力参数分析
        4.3.4 基于应力准则的铺设安全研究
    4.4 本章小结
5 深水管道铺设模型与上弯段力学问题研究
    5.1 深水铺设研究模型介绍
        5.1.1 实际铺管船及其铺设装备简介
        5.1.2 深水铺设管道参数
        5.1.3 深水铺设研究工况
    5.2 悬链线理论研究及软件分析流程研究
        5.2.1 悬链线理论研究计算结果
        5.2.2 OrcaFlex铺设简化模型
        5.2.3 OrcaFlex分析流程探讨
    5.3 理论分析与软件计算对比研究
        5.3.1 张紧器张力参数对比分析
        5.3.2 管道整体线型对比分析
    5.4 深水铺设管道上弯段应力-应变分析
        5.4.1 管道上弯段应力分析
        5.4.2 管道上弯段应变分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋管道S型铺设过程研究[J]. 王自发,朱克强,徐为兵,张天宇,张洋,章浩燕.  海洋工程. 2014(03)
[2]深水铺管起重船“海洋石油201”研制[J]. 许文兵.  中国造船. 2014(01)
[3]铺管船铺管作业锚泊系统分析[J]. 曾骥,李陈峰,任慧龙,王文婷,汪蔷.  船舶工程. 2013(05)
[4]我国海洋能源开发现状与政策建议[J]. 史丹,刘佳骏.  中国能源. 2013(09)
[5]基于AQWA的大型LNG船码头系泊分析[J]. 胡毅,胡紫剑,刘元丹,刘敬喜.  舰船科学技术. 2012(02)
[6]非线性载荷对船中弯矩响应影响[J]. 朱克强,蔡瑛,于春令,张玉松,马小方,郑道昌,徐庭留,秦道武.  海洋工程. 2011(04)
[7]J型铺管船发展综述[J]. 何宁,徐崇崴,段梦兰,王辉,管德旺,杨伟.  中国海洋平台. 2011(04)
[8]浅水铺管船铺管作业系统设计简述[J]. 潘雲,程峰,金瑞健,齐金龙.  船舶. 2010(03)
[9]深水海底管道S型铺设参数敏感性分析[J]. 龚顺风,何勇,周俊,金伟良,李志刚,赵冬岩,何宁.  海洋工程. 2009(04)
[10]An Overview of Deepwater Pipeline Laying Technology[J]. 李志刚,王琮,何宁,赵冬岩.  China Ocean Engineering. 2008(03)

博士论文
[1]超深水S型铺管的上弯段关键力学问题研究[D]. 谢鹏.大连理工大学 2014

硕士论文
[1]981半潜式钻井平台锚泊系统研究[D]. 罗强.长江大学 2012
[2]深海托管架概念设计要素研究[D]. 王林.大连理工大学 2008



本文编号：2912310