深水S型托管架设计中的力学问题研究

发布时间：2021-10-12 20:25

　　海底管线是保证油气田正常运转的生命线,从1950s年第一条海底管道的铺设以来,随着海上油气田开发的不断深入,对管道铺设水深的要求也在不断增加。尽管从世界范围来看,海底管线铺设已经达到接近3000m,但我国的现状仍然停留在水深小于150m的情况。为了开发我国南海丰富的深水油气资源,发展深水管道铺设技术就成了我国当前海洋技术的重点之一。托管架为S型铺设中的关键设备,其主要作用是控制管道脱离船体的曲率,研究适用于深水的托管架,对于提升铺设水深、铺设速度、铺设安全都有很大的影响。本文通过对S型铺设原理的分析,归纳了托管架的概念设计中主要参数关系,给出了托管架设计流程,详述了托管架详细设计的步骤和方法,并以DPV7500铺管船的托管架为例,使用ABAQUS建立了有限元模型,对托管架进行了验证计算。最后,在结合数值计算结果的基础上提出了针对托管架的现场监测方案以及室内标定实验方案。 

【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 海洋油气开发概况
    1.2 海底管道发展现状和前景
    1.3 本文主要研究内容
2.深海S型铺设研究现状
    2.1 管道铺设方法概述
        2.1.1 拖曳式铺管法
        2.1.2 卷管式铺管法
        2.1.3 J型铺管船法
        2.1.4 S型铺管船法
        2.1.5 铺管方式小结
    2.2 深海S型铺设发展现状
    2.3 本章小结
3.深海S型铺设参数分析
    3.1 深海S型铺设概述
        3.1.1 S型铺设基本原理
        3.1.2 深海S型铺设关键问题
    3.2 深海S型铺设线形分析
        3.2.1 悬链线方程
        3.2.2 深海S型铺设的影响参数
        3.2.3 线形分析与托管架设计的关系
    3.3 深水S型铺设托管架的发展动态
    3.4.本章小结
4.托管架设计方法及参数分析
    4.1 托管架设计流程概述
    4.2 托管架基本设计参数分析
        4.2.1 托管架曲率半径
        4.2.2 托管架长度
        4.2.3 张紧器能力
        4.2.4 托管架刚度
    4.3 托管架详细设计参数分析
        4.3.1 托管架设计工况
        4.3.2 托管架设计荷载
        4.3.3 荷载组合
    4.4 本章小结
5.托管架结构设计验证
    5.1 模型介绍
        5.1.1 托管架
        5.1.2 计算用管道
        5.1.3 有限元模型
    5.2 数值模拟及求解
        5.2.1 固体力学中的非线性问题
        5.2.2 波浪及流
        5.2.3 ABAQUS中的AQUA模块应用
    5.3 模型计算结果
        5.3.1 托管架的整体强度分析
        5.3.2 计算结果讨论
    5.4 本章小结
6.托管架监测系统
    6.1 托管架现场监测方案
        6.1.1 对托管架进行现场监测的必要性
        6.1.2 现场监测的目的
        6.1.3 现场监测的内容
        6.1.4 托管架的现场监测方案
    6.2 室内原型实验的监测方案设计
        6.2.1 设置模型试验监测方案目的
        6.2.2 模型实验中的监测内容
        6.2.3 模型实验监测方案
    6.3 本章小结
7.结论与展望
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]深水顶部张紧钻井隔水管非线性静力分析[J]. 畅元江,陈国明,许亮斌,殷志明,王宏安.  中国海上油气. 2007(03)
[2]Python语言和ABAQUS前处理二次开发[J]. 钟同圣,卫丰,王鸷,智友海.  郑州大学学报(理学版). 2006(01)
[3]轴向载荷对海洋深水钻井隔水管力学特性的影响分析[J]. 王林,石晓兵,聂荣国,陈平,罗平亚,周俊昌.  石油矿场机械. 2004(01)
[4]ABAQUS前处理程序二次开发在蜂窝材料中的应用[J]. 鲍荣浩,卢文浩.  工程设计学报. 2003(06)
[5]海底管道铺设的力学分析[J]. 曾晓辉,柳春图,邢静忠.  力学与实践. 2002(02)
[6]海底管道铺设施工设计分析[J]. 郭艳林,梁政.  石油学报. 1999(04)
[7]多点支撑托管架支撑下的海洋管道铺设中的静力分析[J]. 戴英杰,宋甲宗,郭东明.  海洋工程. 1999(02)
[8]海洋管道铺设时的二维静力分析[J]. 宋甲宗,戴英杰.  大连理工大学学报. 1999(01)
[9]铺设过程中海底管道的非线性分析[J]. 甄国强,胡宗武.  海洋工程. 1993(03)
[10]铺设过程中海底管道的静态分析[J]. 甄国强,胡宗武.  水动力学研究与进展（A辑）. 1993(03)

硕士论文
[1]非线性有限元法在海底管道铺设中的应用[D]. 马锐.大连理工大学 2006
[2]水下立管载荷与运动计算分析[D]. 王丹丹.大连理工大学 2006
[3]我国民营企业员工激励机制研究[D]. 赵丽.哈尔滨工程大学 2006
[4]海底管线设计分析[D]. 黄鑫.天津大学 2004
[5]有限元在海底管道设计中的应用研究[D]. 王猛.天津大学 2004



本文编号：3433238