深水管汇安装的耦合动力学分析

发布时间：2020-09-22 14:45

　　 垂直吊放法在海洋结构物的安装上有着广泛的应用,但在进行安装作业时,安装船在海面的深沉运动会对水下结构物的运动产生很大影响,并且随着波高、波浪周期与海水流速的增加,这种影响变得更为明显,给安装作业带来困难。论文以管汇这种海洋结构物作为安装对象,通过动力学分析与OrcaFlex模拟,对垂直吊放管汇过程中管汇垂向位移、速度、水平方向上的偏移量、缆绳最大张力等进行了研究,具体内容如下:在二维垂直平面内,基于切片理论建立安装船的纵向运动方程,利用有限差分法建立缆绳的动力学方程,基于水下结构物六自由度方程的简化形式建立管汇的动力学方程。以缆绳上端点与安装船速度相同,缆绳下端点与管汇速度相同为边界条件,联立三个方程,得到船-缆-管汇耦合系统的动力学模型。利用Fluent中的UDF技术及动网格模型,计算管汇匀速运动及加速运动所受到的阻力。通过管汇受力方程,得到管汇的水动力系数。通过算例验证,与DNV规范相对比,误差在3%以内,证明了计算方法的可靠性,为准确计算管汇的运动响应打下基础。结合计算出的水动力系数,利用OrcaFlex对垂直吊放过程进行仿真,针对容易发生危险的入水阶段以及运动响应较大的深水阶段,通过参数敏感性分析,研究入水砰击力、缆绳最大张力、管汇垂向振幅以及水平偏移量随波高、周期、海流速度、管汇重量的变化规律。通过正交试验,确定了不同参数的影响强弱。最终根据分析结果,对实际安装提出了建议。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE95
【部分图文】：

第 1 章 绪论意义展离不开能源的供给，随着经济增长速度的有的能源结构中，石油天然气资源的消耗还18 年最新发布的全球能源消耗图可以看出的需求量还将持续增加。目前，陆地和浅海油气田数量越来越少，现有油气田的开采难目光由陆地投向了海洋，从浅海投向了深石油，约 140 万亿立方米的天然气，储量源又大部分集中在深海。目前，对海洋油气，对深水油气田的开采还很少。所以，为田势必会成为未来的主要发展趋势。

第1 章 绪论水区域，平均深度超过 1200m。近年来，我国的经济保持着较高的发展速度，对石油等资源的消耗量也一直居高不下。大力发展深水油气勘探开发技术，推进深海油气田开发，将缓解我国的油气进口压力，改善能源供给结构[3,4]。国外已有一些国家掌握了深水开采技术，并应用于巴西、西非和墨西哥湾等海域。而我国对深水油气资源的开发起步较晚，技术上落后于国外发达国家，这严重制约了我国海洋油气资源的开发进程。目前深水开采的模式以水下生产系统开采为主，因为其有着生产成本低，不容易受极端气候影响等优势[5-7]。典型的水下生产系统如图 1.2 所示。

垂直吊放安装法Fig.1.3Verticalliftinginstallationmethod

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本文编号：2824532