基于触地点管土相互作用的深水SCR安装力学模型研究
发布时间：2020-12-29 06:59
随着我国进入深水油气资源实质性开发阶段,深水钢质悬链线立管(Steel Cantenary Riser,简称SCR)作为深水油气资源开发的重要装备,其安装技术的研究受到越来越多的重视。本文依托国家863“深水海底管道铺设技术”课题,在获得深水SCR安装力学模型近似解析表达式的基础上,通过开展管土相互作用试验研究,提出了管土相互作用力预测模型,进而对考虑触地点(Touch Down Point,简称TDP)管土相互作用的深水SCR安装力学模型进行了研究。最后,采用混合模型试验方法开展了深水SCR安装过程模型试验研究。本文的主要创新成果归纳如下：(1)深水SCR在安装过程中的形态控制对于立管的安全至关重要,本文针对小变形梁理论和悬链线理论在深水SCR安装分析中对悬垂段模拟的局限性,提出了基于大变形梁理论的深水SCR非线性力学模型,实现了对深水SCR安装的精确模拟,并采用同伦分析法获得了该力学模型的近似解析表达式,为开展深水SCR安装计算分析提供了一种简单易行的方法。(2)深水SCR与海底土壤之间存在复杂的非线性相互作用,使得如何准确掌握TDP区域管土相互作用成为一个难点。本文建立了一套简便...
【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】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
深水立管结构形式
逐步提升SCR至海面附近。然后，将FPU放出的牵引缆绳连接到SCR牵引头上，缓慢下放铺管船A&R绞车缆绳，然后缓慢回收FPU上牵引缆绳，确保将牵引力由A&R绞车缆绳逐步转换至牵引缆绳上(如图1.5b所示)，并最终将SCR安装至FPU预定区域。后铺设SCR末端安装法是指FPU已经就位，SCR通过辅助设备直接连接于 FPU预定位置的方法。在具体的工程实施中，该方法与预铺设SCR末端安装法最大的差别在于没有从海底提升立管的过程，其它操作与预铺设SCR末端安装法类似。吞、牵弓;缆绳A&R绞车:绳M葺、件ROV牵引缆绳人&又绞车缓绳头﹁﹄J牵ROV沐海滚海底图1.5预铺设SCR末端安装法过程 F19.1.5TheProgressofPre一 LaySCRInstallationMethod课题来源本课题的研究得到了国家高技术研究发展计划(863计划)油气勘探开发关键技术及装备专题“深水海底管道铺设技术”持和资助。海洋技术领域南海深水(2006AA09A105)的支1.2深水SCR安装研究现状深水SCR在安装过程中，立管悬垂段 (SagBend)由A&R绞车缆绳牵引，立管流线段 (F10wLine)由海底土壤约束。在深水SCR从安装船舶到目标平台的转移过程中，其形态将不断改变
大连理工大学博士学位论文行了力学分析;clukey等人[58]对土壤刚度模型、沟槽深度、土壤的非线性特性等因素进行了分析研究，指出沟槽深度为为立管疲劳响应的决定性因素。海洋工程界在多年研究和工程实践的基础上，形成了一批立管设计规范[59一6‘]，其中相关规范推荐使用弹簧和摩擦系数162】来模拟立管TDP区域管土相互作用。随着深水scR的广泛应用，海洋工程界迫切需要更精确的管土相互作用模拟手段。由于至今尚未透彻了解管土相互作用的物理机制，物理试验成为研究的必需的手段，各国研究人员通过试验验证并改进数值计算模型。sT班DEJIP在室内进行了TDP运动模拟试验研究[63】(如图1.6a所示)，用以验证商业软件模拟TDP运动的准确性，特别是浮式平台极端工况下的运动对TDP区域受力状况的影响。同时，ST租DEJIP还在港口进行了模拟墨西哥湾软粘土深水海床特性的现场试验164】(如图1.6b所示)，该试验研究了浮体平面内漂移、海床的剪切强度、沟槽形成速率等因素对立管管土相互作用的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑海床土吸力的SCR-Spar整体波浪响应分析[J]. 白兴兰,黄维平. 海洋工程. 2010(02)
[2]深海钢悬链立管时域疲劳寿命预估研究[J]. 杨和振,李华军. 振动与冲击. 2010(03)
[3]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)
[4]深海钢悬链立管触地点动力响应分析[J]. 傅俊杰,杨和振. 海洋工程. 2009(02)
[5]海洋立管-海床土体接触作用数值分析[J]. 杜金新,Low Y M. 工程地质计算机应用. 2008(04)
[6]深水资源：中国能源可持续发展的重要领域——访中国海洋石油总公司副总工程师曾恒一院士[J]. 马珉,吕学谦. 高科技与产业化. 2008(12)
[7]VORTEX INDUCED VIBRATIONS OF FINNED CYLINDERS[J]. SHA Yong Postdoctoral Programme, Technology Research Department, CNOOC Research, Beijing 100027, China,WANG Yong-xue State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China. Journal of Hydrodynamics. 2008(02)
[8]超越摄动：同伦分析方法基本思想及其应用[J]. 廖世俊. 力学进展. 2008(01)
[9]深水立管的若干结构力学研究进展[J]. 陈云水,王德禹. 中国海洋平台. 2007(05)
[10]波流作用下海底管-土相互作用研究综述[J]. 李明高,李昕,冯新,周晶. 中国海洋平台. 2007(04)
本文编号：2945224
【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】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
深水立管结构形式
逐步提升SCR至海面附近。然后，将FPU放出的牵引缆绳连接到SCR牵引头上，缓慢下放铺管船A&R绞车缆绳，然后缓慢回收FPU上牵引缆绳，确保将牵引力由A&R绞车缆绳逐步转换至牵引缆绳上(如图1.5b所示)，并最终将SCR安装至FPU预定区域。后铺设SCR末端安装法是指FPU已经就位，SCR通过辅助设备直接连接于 FPU预定位置的方法。在具体的工程实施中，该方法与预铺设SCR末端安装法最大的差别在于没有从海底提升立管的过程，其它操作与预铺设SCR末端安装法类似。吞、牵弓;缆绳A&R绞车:绳M葺、件ROV牵引缆绳人&又绞车缓绳头﹁﹄J牵ROV沐海滚海底图1.5预铺设SCR末端安装法过程 F19.1.5TheProgressofPre一 LaySCRInstallationMethod课题来源本课题的研究得到了国家高技术研究发展计划(863计划)油气勘探开发关键技术及装备专题“深水海底管道铺设技术”持和资助。海洋技术领域南海深水(2006AA09A105)的支1.2深水SCR安装研究现状深水SCR在安装过程中，立管悬垂段 (SagBend)由A&R绞车缆绳牵引，立管流线段 (F10wLine)由海底土壤约束。在深水SCR从安装船舶到目标平台的转移过程中，其形态将不断改变
大连理工大学博士学位论文行了力学分析;clukey等人[58]对土壤刚度模型、沟槽深度、土壤的非线性特性等因素进行了分析研究，指出沟槽深度为为立管疲劳响应的决定性因素。海洋工程界在多年研究和工程实践的基础上，形成了一批立管设计规范[59一6‘]，其中相关规范推荐使用弹簧和摩擦系数162】来模拟立管TDP区域管土相互作用。随着深水scR的广泛应用，海洋工程界迫切需要更精确的管土相互作用模拟手段。由于至今尚未透彻了解管土相互作用的物理机制，物理试验成为研究的必需的手段，各国研究人员通过试验验证并改进数值计算模型。sT班DEJIP在室内进行了TDP运动模拟试验研究[63】(如图1.6a所示)，用以验证商业软件模拟TDP运动的准确性，特别是浮式平台极端工况下的运动对TDP区域受力状况的影响。同时，ST租DEJIP还在港口进行了模拟墨西哥湾软粘土深水海床特性的现场试验164】(如图1.6b所示)，该试验研究了浮体平面内漂移、海床的剪切强度、沟槽形成速率等因素对立管管土相互作用的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑海床土吸力的SCR-Spar整体波浪响应分析[J]. 白兴兰,黄维平. 海洋工程. 2010(02)
[2]深海钢悬链立管时域疲劳寿命预估研究[J]. 杨和振,李华军. 振动与冲击. 2010(03)
[3]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)
[4]深海钢悬链立管触地点动力响应分析[J]. 傅俊杰,杨和振. 海洋工程. 2009(02)
[5]海洋立管-海床土体接触作用数值分析[J]. 杜金新,Low Y M. 工程地质计算机应用. 2008(04)
[6]深水资源：中国能源可持续发展的重要领域——访中国海洋石油总公司副总工程师曾恒一院士[J]. 马珉,吕学谦. 高科技与产业化. 2008(12)
[7]VORTEX INDUCED VIBRATIONS OF FINNED CYLINDERS[J]. SHA Yong Postdoctoral Programme, Technology Research Department, CNOOC Research, Beijing 100027, China,WANG Yong-xue State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China. Journal of Hydrodynamics. 2008(02)
[8]超越摄动：同伦分析方法基本思想及其应用[J]. 廖世俊. 力学进展. 2008(01)
[9]深水立管的若干结构力学研究进展[J]. 陈云水,王德禹. 中国海洋平台. 2007(05)
[10]波流作用下海底管-土相互作用研究综述[J]. 李明高,李昕,冯新,周晶. 中国海洋平台. 2007(04)
本文编号：2945224
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