大直径超长钢桩溜桩长度计算新方法

对海洋钻井平台钢桩施工中出现的溜桩现象进行了理论分析,提出了采用静力平衡法计算溜桩长度的新方法。该方法考虑了边载效应,引入了动力效应系数,适用于海洋工程中应用较多的大直径超长钢桩溜桩长度计算。荔湾3-1气田中心平台应用结果表明,新算法计算结果与现场实测数据较为吻合,可以用于桩的可打入性分析,指导海上打桩作业的顺利完成。

基于Isight球形深潜器耐压观察窗座结构优化设计

观察窗座设计是深海载人潜器耐压结构设计中的重要部分。针对潜深1500m的球形耐压结构观察窗座设计进行研究,选择适宜的观察窗形式,采用接触有限元方法进行数值模拟计算。以位移和最大应力值为优化目标,采用非支配排序遗传算法,对观察窗座内侧结构进行多目标优化设计并给出了优化结果。

基于ANSYS Workbench的采油树管道响应谱分析

针对采油树管道计算其固有频率和模态振型,在此基础上分析其在波浪谱曲线激励下的振动情况。结果表明:在输油管道和转换通道末端是振动幅度最大的部位,主振方向为x方向;横向波浪谱对结构振动的影响远大于纵向波浪谱;生产主阀处的应力最大,输油管道上端弯头处的应变最大。通过增大管道直径和壁厚、减小弯头数量、增加管道支吊架等措施提高管道刚度,以达到减小管道振动的目的。

水下PLEM的安装计算分析

由于海上油气处理设施距水下生产设施较远,故需采用管道终端(PLEM)来进行管道的回接,即需要结合管线终端(PLEM)在管道两端搭载连接系统。该文通过对安装过程和关键位置进行的静态分析和动态计算,分析比较了在不同海况和不同计算模型下,计算结果所受到的影响,同时根据分析结果为PLEM的水下安装提出了优化方法,从而为后期工程施工起到指导作用。

渔网拖挂对水下生产系统防沉板基础影响分析

随着水下生产系统在中国深水油气田的逐步应用,渔网对其拖挂作用引起了越来越多的关注,而适当的渔网拖挂载荷以及需要进行保护设计的水深对水下生产系统设计的影响也显得极为重要。该文按照ISO13628规范选取了渔网拖挂载荷,通过计算分析渔网拖挂载荷对水下生产系统防沉板基础设计的影响,说明了准确的渔业活动调查以及适合于中国海域的渔网拖挂作用的设计规范对未来的水下生产系统在中国海域大范围应用的巨大意义,为今后深海开发提供参考。

连续滑靴装船设计技术

海洋平台的装船分析是平台结构分析计算的重点,特别是当平台结构形式特殊时,安装工况可能是结构设计的控制性工况。该文中上部组块加支撑模块,总重约3.2万吨,平台尺寸和重量远远超出常规平台的规模。新的装船模式采用连续滑靴支撑组块,在装船分析过程中,如何准确模拟上部组块实际承受的荷载和边界条件是结构分析的关键,已完成的装船计算分析为今后的类似项目设计提供了宝贵经验。

海水溢出效应对水下防沉板基础坐底冲击影响分析

随着水下生产系统在中国深水油气田逐步应用,水下防沉板基础的使用越来越多。防沉板基础结构简单、安装便捷,是水下生产系统基础选择时的首选方案。在防沉板基础设计和计算时,冲击载荷具有很大的影响。但是在计算冲击载荷对防沉板的影响时,以初始速度计算得出冲击载荷时,无法考虑到并计算入海水溢出效应对于速度衰减的影响,计算所得的冲击载荷远大于实际载荷;因此,分析海水的溢出效应对水下结构防沉板坐底冲击的影响,以获得准确的冲击载荷,对水下防沉板基础的设计具有重大工程实际意义,对未来水下生产系统在中国高效经济的深水开发应用也具有重大意义。

TLP平台张力腿干涉分析研究

为验证相邻张力腿在安装阶段和在位阶段是否发生碰撞干涉,需进行张力腿干涉分析。采用FLEXCOM和SHEAR7软件,在考虑VIV效应和尾流效应的情况下,对某油田有4个立柱、每个立柱有2根张力腿的平台进行了安装阶段和在位阶段的干涉分析。结合张力腿海上安装方案,选取张力腿T8和T1、T2和T3完成绑扎布置之后处于自由站立状态作为典型工况进行分析,结果表明,此张力腿布置满足施工和在位干涉分析要求。最后指出,在设计过程中,如果张力腿发生干涉现象,可通过调整临时浮筒尺寸、绑扎布置或增加扰流装置以降低VIV效应等手段来消除干涉。

海洋采油平台打桩工程中土塞效应研究

根据太沙基深基础计算方法提出新的土塞效应判断方法,考虑边载效应,同时考虑打桩对周围土体的影响,引入动力效应系数,并将其应用于实际工程中,实测打桩记录结果与计算结果吻合较好,可用于桩的可打入性分析。

ROV中继器的应用研究及发展趋势

缆控潜水器(ROV)是水下机器人的一种,是能够在水下环境中长时间作业的高科技装备。中继器是用于储存和收放中性缆的装置,用来消除或减小来自水面母船运动对ROV的影响,并增大ROV的作业半径。它对于保证ROV的安全及作业具有重要的作用。论文简要地介绍中继器的分类和系统组成,阐述中继器的作用和主要功能,分析了国内外中继器的应用现状,提出了中继器设计中应解决的关键技术,最后,对中继器技术的未来发展趋势做出展望。期望通过这些介绍能对从事这一领域研究的科研技术人员起到一定的指导作用,为我国深海水下载人/无人潜水器的设计提供依据和参考。

基于潜标观测的南海北部陆架海域内潮时空变化特征

为加深对南海北部陆架区域内潮特征的了解,本文利用位于南海北部陆架海域的2套潜标观测资料,研究了南海北部油气区内潮的时空变化特征。通过提取斜压流速并滤波后发现,LF2站位内潮较强,内潮最大流速为8.32 cm·s^(-1),出现在水下290 m深度处。小波分析和能量诊断结果显示,上述2个潜标观测到的半日内潮能量比全日内潮能量整体上小1~2个数量级。LF2站位处全日内潮以第二模态为主,半日内潮以第一模态为主;LH2站位处的全日内潮以第一模态为主,半日内潮则第一和第二模态并重。上述2个潜标测站全日内潮传播方向接近正N向、半日内潮传播方向多为NW向,但在10月中旬LF2站位处半日内潮传播方向由NW向变为NS向,LH2站位处全日内潮方向由正N向变为NE向。分析实测背景流发现,10月中旬内潮传播方向的改变可能与背景场的变化有关。本文的结果将有助于加深对陆架区内潮的时空特征的认识,促进对南海北部油气区内波时空变化机制的了解。

涌浪基本理论研究综述

涌浪作为影响严重的海洋灾害之一,因其发生时对在行船舶、石油平台等海洋结构物以及近岸建筑物的破坏性,发生机制的复杂性等原因,一直备受全世界相关领域研究人员的关注。本文首先介绍了涌浪的危害性,然后从研究对象不同角度、研究方法的发展及得出的主要结论等方面阐述了到目前为止国内外学者对涌浪的认知程度。最后,总结前人对涌浪的研究多集中在外观特性的归纳、内部结构的理论推导及整体特征的数值模拟等方面,提出对特定海域涌浪的生成机理及运动特性等方面研究的不足,以期能够为以后的涌浪研究工作提供一些思路。

两点系泊系统系泊力影响因素分析

以渤海某海域油田开发工程为例,对两点系泊系统的浮筒净浮力、缆绳预张力、缆绳长度和环境条件对系泊力的影响进行了研究,并在此基础上对系泊系统进行了优化设计。应用实践表明,基于两点系泊系统系泊力主要影响因素分析对系泊系统进行优化设计是必要的,可使整个系统达到安全可靠的要求,对今后我国海上其他油田开发工程中两点系泊系统的设计有借鉴意义。

深水导管架桩腿制造误差与抗屈曲特性研究

文章通过典型算例详细阐述了具有制造误差的深水导管架桩腿屈曲分析方法,将线性扰动加载的特征值屈曲预测算法和描述几何非线性屈曲过程的改进的Riks算法应用于导管架桩腿的详细设计校核,对比研究了模态扰动模拟制造误差和直接模拟制造误差模型的分析结果,并对典型桩腿结构在静水外压下的弹塑性屈曲响应特性进行了研究。分析结果表明,随着制造误差的增加,导管架桩腿抗静外压的临界屈曲载荷在下降,而且制造误差大的桩腿的极限承载能力较低。

深水分体式海底管线终端设备工程样机研制

海底管线终端设备(PLET)是深水水下油气田开发的核心设备,其关键技术长期被国外垄断。为了掌握深水海底管线终端设备的设计、制造、测试及安装关键技术,实现该产品的完全国产化,根据深水海底管线终端设备的应用特点,依托我国南海某气田示范工程项目,完成了500 m水深级分体式海底管线终端设备的设计和工程样机的研制。在完成常规陆地测试的基础上,结合我国南海海域的环境条件,在330 m水深的陆丰海域进行了海上安装和实海功能测试。测试结果表明:ROV可以清晰读取工程样机上数字、字母及阀门的开关位置指示,水下阀门ROV操作顺利,开关位置指示准确,阀门整体功能完善;深水分体式PLET工程样机两侧锁臂的开关销操作方便,两侧锁臂能够正常开关;PLET本体能够正确就位于防沉板基础内,且管线部分不发生倾斜;PLET本体从防沉板基础中脱离、回收至甲板均不存在障碍,各项测试结果均满足设计的指标要求。研究成果对深水海底管线终端设备及其他深水水下生产设施的技术研究和产品研制均具有重要的借鉴意义。

一种考虑渔网拖挂防护的水下在线结构物设计

水下结构物的设计需考虑安装资源影响,S-Lay安装的水下在线结构物设计要满足船舶的安装通道尺寸要求和操作空间要求,因此结构物尺寸和部件需足够小;同时要考虑结构安装到海底后的防渔网拖挂保护要求,结构整体足够稳定和可靠。基于如上技术难点和实际项目条件,南海番禺35-1/2气田水下生产系统设计了一种特殊形式的水下在线结构物,既成功解决了S-Lay安装的尺寸限制难题,又有效降低了运行期渔网拖挂导致破坏的风险,对于南海深水油气田工程的开发设计具有重要的借鉴和指导意义。

筒型基础竖向极限承载力分析

结合最新研究成果,编制了筒型基础竖向极限承载力计算程序,可根据土壤参数和承载能力要求确定筒型基础的主要尺寸;同时使用ABAQUS和ANSYS软件建立筒型基础有限元模型,采用非线性接触方法模拟筒-土的边界,计算筒型基础的竖向极限承载力,两种软件的计算结果和编制程序的计算结果基本相同;最后对影响筒型基础竖向极限承载力的土壤参数进行了分析。

水下脐带缆终端设施的研制及应用

水下脐带缆终端设施是水下控制系统的重要设备,依据荔湾项目脐带缆终端设施的研制对其关键技术进行了分析和总结,得到如下结论:需依据设施功能要求选择脐带缆终端总成的零部件,终端总成面板按照一定原则进行布置;脐带缆终端设施一般根据二端安装的工艺要求进行结构设计,需要进行全过程安装分析以确定安装载荷;脐带缆终端设施结构要设置灵活的对接机构,结构设计满足水下结构物规范中的规定和要求。荔湾3-1项目脐带缆终端设施的研制成功,为我国自主研发脐带缆硬件设备提供了技术储备,也为南海深水海洋石油及天然气工程开发奠定了基础。

基于S-Lay的水下在线管汇安装方法

结合南海某深水项目和S-Lay铺设方法以及OrcaFlex软件模拟结果,论述在线管汇安装技术及安装程序,讨论水下在线管汇安装施工时的注意事项。

基于API17N的水下生产系统可靠性与技术风险管理

采用水下生产系统进行深水油气田开发,在设计、制造、安装和操作的过程中,均存在着诸多不确定性的因素,很容易受到技术和投资上的影响,保证水下生产系统应用的可靠性,得到了国外各大石油公司的重视。2009年美国石油协会(API),正式对外发布了关于水下生产系统可靠性与技术风险管理的推荐做法——API RP 17N。该标准是对国际上水下生产系统的可靠性与技术风险管理经验和研究成果的成功总结。该文对API RP 17N应用的目的和范围、适用的工程类型、设备类型及工程阶段以及与其它相关规范的关系进行了介绍,重点阐述了API RP 17N所执行的水下生产系统可靠性与技术风险管理技术。