南海流花11-1油田二次开发工程方案及关键技术

流花11-1油田区域水深约300~330 m,油田于1996年投产,采用水下设施+半潜式平台+FPSO方式开发,但由于设施老化,面临进入退役状态。考虑该油田还有较大的开发潜力,以经济有效开发为目标,对流花11-1油田二次开发方案开展了详细研究,确定了深水导管架平台+圆筒型FPSO的开发模式;针对南海最深水导管架(“海基二号”)、首次应用的圆筒型FPSO(“海葵一号”)设计建造面临的问题展开了系统研究,形成了深水导管架平台设计、420 MPa级高强钢应用与平台建造安装以及圆筒型FPSO的主尺度确定、舱室设计、系泊方案、外输方案等多项关键技术;为进一步降低投资,对流花4-1油田回接管缆利旧可行性及方案进行了研究。新技术应用推动了流花11-1油田的二次开发,对南海深水油田开发,尤其是边际油田开发具有较强借鉴意义。

超深水钻井隔水管-井口系统涡激振动疲劳分析

超深水钻井作业经常发生隔水管涡激疲劳问题,而由隔水管涡激振动(VIV)引起的井口系统疲劳可能更为严重。根据超深水隔水管-井口系统VIV疲劳分析算法与计算流程,建立隔水管-井口系统整体有限元模型,通过模态分析提取各阶模态下所有节点的振型、斜率和曲率,应用SHEAR7程序进行详细疲劳分析,识别系统关键疲劳部位,评估系统的VIV疲劳寿命,并研究顶张力、防喷器(BOP)、导管结构尺寸及井口出泥高度对井口系统VIV疲劳特性的影响规律。针对南海某超深水井的隔水管-井口系统进行实例分析,结果表明,超深水隔水管-井口系统容易发生多阶模态振动,系统最大疲劳损伤位于导管上,系统疲劳寿命满足作业要求,适当提高顶张力、采用小型化的BOP、增大导管抗弯刚度以及降低井口出泥高度均可有效改善井口系统的VIV疲劳性能。

基于涡激抑制的隔水管浮力块分布方案优化

浮力块是深水钻井隔水管系统的重要组成部分,其主要作用是降低隔水管湿重,以减少对钻机的张力需求。涡激振动(VIV)是引起隔水管屈服失效与疲劳失效的主要因素,也是隔水管设计过程中需要考虑的主要问题。基于SHEAR7程序对隔水管系统进行VIV分析,通过研究不同浮力块分布形式对隔水管系统涡激振动疲劳特性的影响,对浮力块分布方案进行优化。从抑制VIV疲劳损伤角度出发,对隔水管系统配置浮力块时,应尽量促使系统响应频率由浮力块与隔水管共同控制,以避免发生涡激共振。还可在避开高流速区域的前提下,促使系统激励频率由浮力块控制,这样既避免来流通过浮力块为系统输入较多的能量,同时又能降低系统的响应模态阶次。

深水铝合金隔水管涡激振动疲劳特性

铝合金隔水管(AAR)具有高比强度,在减轻重量的同时还可承受恶劣的海洋环境。涡激振动(VIV)是引起隔水管屈服失效与疲劳失效的主要因素,也是隔水管设计过程中需要考虑的主要问题。基于一种模态叠加方法预测隔水管的VIV响应,通过大量分析,系统研究了铝合金隔水管在不同流动剖面下的VIV响应与疲劳特性。结果表明,AAR的涡致疲劳损伤依赖于流动剖面的形状,且在不同位置处差别较大。长度增加导致隔水管模态频率与模态曲率降低,使得隔水管具有更好的VIV疲劳特性。与常规钢制隔水管(SR)相比,铝合金隔水管具有较好的VIV疲劳特性。

超深水钻井系统隔水管波致疲劳研究

钻井隔水管是深水油气田开发的关键装备,钻井系统浮体运动与波浪载荷可能导致隔水管的疲劳失效。在超深水环境下,浮体与细长结构之间的交互作用十分显著,而基于常规解耦方法预测得到的隔水管波致疲劳状况是不准确的,因此,建立了超深水环境下的系泊钻井系统有限元模型。基于耦合系统分析方法,对隔水管疲劳特性进行的研究表明,由低频浮体运动导致的低频疲劳是引起隔水管疲劳失效的重要因素,同时受浮体与细长结构之间耦合效应的影响也比较显著。因此,精确预测浮体运动是分析隔水管波致疲劳的关键,推荐采用耦合系统分析方法。

下放或回收作业状态下超深水钻井隔水管轴向动力分析

以水深1 828.8m的超深水钻井隔水管为例,对下放或回收作业状态下隔水管的轴向动力进行了分析,研究了不同浮力块配置下隔水管轴向张力波动特性,并推荐了适当的浮力块配置,所得结论对于超深水钻井隔水管的结构设计具有参考意义。

深水钻井隔水管耦合系统分析(英文)

对于深水系泊钻井系统而言,移动式海洋钻井装置与细长结构(系缆、钻井隔水管)之间的耦合效应在预测浮体运动及钻井隔水管响应时起决定性作用。文中建立了深水系泊钻井系统的全耦合有限元模型,考虑波频与低频环境载荷,对系统进行了非线性时域分析。分析表明,由低频浮体运动激励的低频隔水管动态响应可对深水钻井隔水管设计产生重要影响。常规方法将低频浮体运动作为准静态效应考虑,对于连接在锚泊钻井装置上的深水钻井隔水管而言是不精确的。

超深水隔水管悬挂动力分析与避台风策略探讨

对硬悬挂与软悬挂模式下超深水隔水管的轴向动力特性进行了研究,并探讨了隔水管的避台风撤离管理策略。研究表明,相对于硬悬挂模式,软悬挂模式更为安全可靠。推荐将隔水管软悬挂在钻井船上实施避台风撤离。如不具备软悬挂实施条件,部分回收隔水管并放任剩余部分硬悬挂在钻井船上实施撤离也是一种经济可行的方案。

基于风险增强的钻井隔水管VIV疲劳评估

涡激振动（VIV）是深水钻井隔水管疲劳损伤的主要来源。合理评估VIV疲劳是进行隔水管疲劳设计的关键问题。应用基于风险增强的疲劳准则进行隔水管VIV疲劳评估。应用设计参数的最佳估计值对隔水管进行标准VIV疲劳分析，以确定隔水管的基本疲劳损伤。识别控制疲劳损伤不确定度的随机变量，并对这些变量进行标准疲劳灵敏度研究，以评价疲劳损伤不确定度。基于风险增强准则确定VIV疲劳安全因子的大小，同时考虑VIV分析模型的内在偏差，以建立对VIV疲劳的接受准则。以南海某深水区钻井隔水管设计为例进行分析。隔水管在设计寿命内的最大疲劳损伤为0．3570，在高、中、低三种安全等级下的许可疲劳损伤分别为0．1274、0．2410与0．5263，该隔水管设计仅满足低等级安全标准。

深水钻井隔水管的准静态非线性分析

对深水钻井隔水管进行准静态分析时,需搜索波浪的最大相位角以寻找最大波流合力,提出了搜索波浪最大相位角的最大Mises应力准则。开发了隔水管准静态分析系统,系统以C++Builder为开发环境,后台调用ABAQUS进行计算,调用面向对象Python程序访问数据库,提取计算结果,实现了波浪最大相位角的自动搜索和深水钻井隔水管的准静态非线性分析。应用实例验证了该分析系统的有效性。结果表明,波浪相位角为180°时隔水管准静态响应最大,其次为波浪相位角90°,270°,0°,隔水管静态响应介于波浪相位角为90°与270°的准静态响应之间。

基于波浪谱与钻井船RAO的钻井船运动模拟

钻井船运动对深水钻井隔水管动力性能有重要影响。提出一种根据波浪谱和钻井船响应幅值算子(RAO)模拟钻井船随机运动的方法。为充分模拟钻井船运动,建立了包括钻井船平均偏移、不规则波浪导致瞬时波频运动和二阶波浪力导致的低频慢漂运动的钻井船运动模型。采用随机波浪模拟技术得到具有不同波高、周期与相位角的组成波序列。根据响应幅值算子(RAO)所定义的钻井船运动与不同频率的波浪之间的幅值比与相位差和钻井船运动数字模型,迭代产生随机波浪作用下钻井船运动,并基于MATLAB仿真平台实现了上述算法。

基于验证载荷的老龄平台结构可靠性更新分析

将老龄平台已服役期内承受的年极值波浪载荷视作验证载荷,同时考虑老龄平台构件的抗力衰减,并以动态时变可靠度理论作为理论依据,计算了老龄平台构件的动态可靠度,分析了验证载荷和已服役载荷2种作用对老龄平台结构可靠度的影响。结果发现,在对老龄结构进行可靠性评估时,若忽略验证载荷的验证作用,将使得评估结果偏于保守。充分利用老龄平台结构在已服役期内经受的历史载荷信息,考虑已服役载荷对老龄平台结构的验证作用,则有利于制定检修策略,从而有效延长老龄平台结构的使用寿命和经济寿命。

旋转环梁楔块式液压升降装置设计

为降低投资风险,海上边际油田开发要求采油平台具备可移动、自安装功能。为此,研发了一种新型的旋转环梁楔块式液压升降装置。该装置由上挟桩器、下挟桩器、锁桩器、升降油缸、回转油缸、固桩筒和桩腿组成,通过升降油缸的伸缩运动实现平台的升降,通过回转油缸的伸缩运动实现与桩腿的锁紧和解锁。该装置具有安全可靠、造价经济、技术国产化、可拆卸重复使用等特点。

基于管土耦合模型的海底管道管跨涡激振动分析

对于海底管跨涡激振动的研究,传统计算模型是将管跨两端作固支或简支处理。考虑管跨入土段与土壤之间的非线性作用力,采用ANSYS有限元分析软件建立起管土耦合非线性有限元模型,弥补了传统计算模型的缺点。通过对不同土壤和流速条件下管跨涡激振动的研究,与传统计算模型相比,提出的管土耦合模型具有更好的计算精度,计算结果可为海底管线疲劳寿命的进一步分析提供支持。

东海三种井口平台桩基受力特性分析

4腿8裙桩井口平台按导管架腿斜度可分为单斜式、双斜式与斜变直式3种形式。桩基受力特性是平台的重要性能。以SACS程序为分析工具,基于非线性土壤/桩基/结构交互分析,研究了这3种形式平台的桩基受力特性。通过桩基受力影响因素分析,提出了改善桩基受力的措施,可为该类平台的导管架与桩基设计提供参考。

可移动式自安装平台运动响应分析及应用研究

为满足我国海上边际油田开发需要,研发了一种可移动式自安装平台。该平台采用筒形基础,易于实现基础贯入和拔出,克服了常规桩靴式基础压桩和拔桩难的问题。筒基的存在使得平台拖航吃水深,对航道水深要求较高,且安装时筒基与海底碰撞可能导致桩基破坏。对拖航和举升状态下的平台进行运动响应分析,给出了平台出港条件、筒基内部充气高度和航道水深要求,并确定筒基触底作业允许的最大海况条件,可为船坞选择、平台拖航和安装作业提供参考。

在外语教师继续教育中协调理论与实践的关系

现代教育理论提出的教师发展的理念赋予了继续教育新的内涵,也使继续教育中理论与实践的关系问题变得愈加突出。本文在借鉴国外语言教育理论研究成果的基础上,探讨如何在外语教师继续教育中协调理论与实践的关系。

深水钻井隔水管避台撤离动力与长度优化

钻井平台作业过程中遭遇强台风时,可能由于种种原因导致隔水管未被完全回收,平台只能下挂隔水管实施撤离。撤离过程中隔水管受到强烈的海流载荷作用,使平台的撤离航向与航速受到严重限制。提出隔水管避台撤离分析方法,建立软硬两种悬挂模式下撤离隔水管有限元模型,进行不同航向与航速下的隔水管悬挂撤离分析,研究隔水管悬挂撤离作业窗口,并对隔水管悬挂长度进行优化。分析表明,隔水管软悬挂撤离作业窗口较大,推荐平台采用软悬挂模式进行撤离,如不具备软悬挂实施条件,提前回收部分隔水管并将其余部分硬悬挂在平台上进行撤离也是一种可行的方案。

东海边际油气田开发三腿导管架方案研究

本文以东海某边际油气田开发为目标,开展三腿导管架方案研究,通过在位性能、桩基性能与施工方案研究,论证了三腿导管架的技术可行性。三腿导管架方案相比常规四腿导管架方案可显著降低工程投资,对于推动东海边际油气田开发具有重要意义。

深水钻井隔水管柱自激振动响应分析

基于RNG k-ε湍流模型与动网格技术，针对隔水管在海洋环境中的实际雷诺数范围，对管柱涡激振动进行数值模拟。数值模拟再现了圆柱响应的三个分支：初始分支、高幅分支与低幅分支，与经典实验吻合良好，同时清晰地捕捉到了漩涡泄放的2S模式与2P模式。研究发现在解锁区内存在一个振幅显著低于低幅分支且大小稳定的响应分支，其响应频率仍锁定在固有频率上，称之为“超低幅分支”。在低幅分支与超低幅分支中，发现升力系数中存在高阶频率；升力系数中高阶频率的出现是导致圆柱响应由高幅分支向低幅分支转变的主要原因。