复合加载模式下四筒导管架基础承载特性分析

针对海上风电四筒导管架基础在砂土中的复合承载特性,采用数值模拟的方法,计算5种不同荷载组合下的四筒导管架基础的极限承载力。为分析不同加载模式下筒基长径比和筒间距对基础极限承载力的影响,分别改变筒高和吸力筒圆心距离进行计算并绘制破坏包络线。结果表明,在竖向荷载作用下,基础的水平极限承载力先增大后减小;抗扭承载力随竖向荷载的增大而增大,随水平荷载的增大而减小;不同竖向荷载的作用下,水平和弯矩极限承载力基本呈线性相关。

边际油气田油井简易井口架结构应力分析

介绍了一种结构简单、用钢量少、海上安装简便的简易井口架结构,利用环境条件较为恶劣的南海某海域的井位资料,对该井口架结构的承载能力进行了ANSYS分析。结果表明,设计的井口架结构许用应力284 MPa,最大水平位移337 mm,满足应力要求,在边际油气田的初期开采过程中可有效降低投资成本,具有良好的推广应用前景。

固定式海洋平台立柱腐蚀超声检测系统

海洋平台在海浪、海风、海流及潮汐等恶劣环境的共同作用下,平台立柱部位最容易出现腐蚀,影响平台的安全性能。为了检测平台腐蚀情况,设计了一套超声波检测系统,给出了系统的结构组成、电路组成、电路模块组成。介绍了系统底层软件总流程,并进行了室内模拟检测。结果表明,检测系统可以完成数据的采集和压缩,采用的计零压缩算法对超声信号具有较高的压缩效率。

自存工况下自升式平台关键结构强度分析

针对一艘独立三桩腿的齿轮齿条式自升式钻井平台,利用ANSYS软件分析了自存工况下,在风浪流等综合载荷作用下的钻井平台整体关键结构强度和平台桩腿稳定性,为平台的安全使用和升级改造提供了理论依据。

管道检测牵引装置自适应控制特性

针对管道检测牵引装置驱动系统中没有差动机构而引起的通过弯管时产生运动干涉的问题,将差动机构应用于管道检测牵引装置中。通过对差动机构进行理论分析,建立该轮系的力矩传递方程;利用ADAMS软件建立差动机构的样机模型并进行仿真分析。结果表明,具有差动机构的管道检测牵引装置驱动单元结构简单、驱动效率高、功率体积比大,可实现机械自适应功能。

分体式平台对接过程中牵引索动态响应分析

采用分体式平台模式,对现有作业水深(50 m)较浅的圆柱形桩腿自升式平台进行升级改造,即在其底部增加一套沉垫式刚性支撑结构,利用对接装置将上分体平台桩腿和下分体支撑桩腿对接,使上、下分体结合成一座沉垫型自升式平台。基于三维时域线性势流理论和Morison理论研究不同环境条件、不同压载模式下平台上分体对接过程中的平衡位置和位移响应,通过时域分析研究牵引索应力分布和位移响应情况;并通过实验室物理模型实验分析不同对接位置牵引索的动态响应。当环境载荷作用力从平台艏部入射时,纵荡对牵引索的位移响应影响最大。随着水深的增加,牵引索的轴向拉力值逐渐减小,竖向偏离角度逐渐减小。分体漂浮状态下牵引索受平台质量影响较大,下分体拖缆受力远小于上分体;一端分体固定时,牵引索牵引力下降明显。牵引索受力震摇幅值受波浪周期和波高影响显著,总的趋势是随着波浪周期和波高的增大而增大。

海底管道维修装置与检测装置间定位集成技术的研究

研究信息融合技术在海底管道维修装置与检测装置间的应用,采用超低频电磁波,小波分析等技术与管线跟踪探测仪、DGPS以及示踪信号探测器等设备解决发射、接收、通讯技术中的关键技术点。

长距离油气输送管道内在线取能技术及应用探讨

提出了一种管道内获取能量的新型的方法。采用机械能转化为电能的原理,在长距离管道内自行产生能量,解决了长距离拖缆供电的难题。并利用在线取能技术进行管道内清洗应用的可行性探讨,分析了可能存在的主要问题,提出了关键问题的解决方案。

海底管道缺陷精确大地定位技术的研究

介绍了一种先进的检测定位方法。通过探测爬行检测器所释放的示踪元素,从而精确确定海底双层管线缺陷的位置。

海底管线缺陷内检测技术现状与发展趋势研究

简述了海底管线缺陷内检测技术的背景知识、基础理论及国内外的研究现状,重点介绍了磁检测技术和超声检测技术装备在国内外的研究进展情况,总结了发展趋势以及我国海底管线缺陷内检测技术存在的主要技术问题,分析了研发系列化海底管道内缺陷检测装备的必要性和应用前景。

海上液压升降平台的缓冲与平衡

介绍了一种FD32型力士乐平衡阀,它已被应用到胜利油田多个海上升降平台,现场应用证明该阀在升降过程中制动平稳,保压时间长,平台无下降现象,安全可靠。

胜利作业三号平台修井区综合液压系统的设计

阐述了修井作业平台工作区综合液压系统的设计,对井架移动部分进行了详细计算和分析,介绍了该综合液压系统的特点。

基于QRA的某油田移动式自变装平台火灾爆炸风险评估

移动式自变装平台可在一座平台上实现注热作业、生产平台作业、伴生气回收平台作业、酸化压裂、修井作业等多种作业类型,能够满足近海小型边际油田三次开发的需要。针对某油田移动式自变装平台存在的油气火灾爆炸危险,采用HAZID方法辨识平台危险源,划分泄漏单元,通过泄漏概率和点火概率确定火灾爆炸事故的发生概率,采用CFD方法进行事故后果模拟,进而进行风险计算得到平台个人风险、潜在人员损失PLL,基于中石化安全风险矩阵和事故后果确定自变装平台的风险等级,提出针对性控制措施。

管道钢断裂韧性尺寸效应的研究

断裂韧性作为评估管道结构完整性的一个重要参数,对其进行尺寸效应研究具有重要的科学意义和工程价值。当前对金属材料断裂韧性尺寸效应的研究主要集中于线弹性断裂参数应力强度因子K,且大多仅考虑试件厚度的影响。为建立试件尺寸对高强度高韧性管道钢材料断裂韧性的系统影响规律,基于Gurson-Tvergaard-Needelman (GTN)模型对单边切口梁(SENB)试件三维断裂过程进行模拟,选用裂纹尖端张开位移(CTOD)与裂纹尖端张开角(CTOA)对其断裂韧性进行表征,分析两者沿试件厚度的分布规律,并研究裂纹深度与试件厚度对其影响。同时选取应力三轴度对试件约束水平进行评估,以此解释断裂韧性尺寸效应存在的原因。研究结果表明:断裂韧性在试件厚度方向一定范围内基本保持不变,在自由表面处取得最大值;裂纹深度对断裂韧性几乎没有影响,而试件厚度越大,断裂韧性越低,且临界CTOA比临界CTOD更能反映断裂韧性的变化规律。

海底管道连接器密封环密封性能有限元分析

海底管道连接器中金属密封环需具备良好的回弹特性并提供稳定可靠的接触载荷,才能保证有效密封。而对于复杂的非线性结构,因不能预知密封环预紧安装后的形变,针对其进行理论计算难度大且易产生误差。为研究连接器中金属密封环的接触性能和回弹性能,借助有限元软件Abaqus建立连接器中密封结构的二维轴对称模型,分析初始压缩率对不同径厚比密封环密封性能的影响。以密封环应力状态、压缩回弹量、接触应力依次表征其损伤情况、回弹特性及密封可靠性,并结合三者与初始压缩率的关系,确定预紧安装过程中压缩率的可行性区间。结果表明:密封环损伤易发生于密封环椭圆截面长半轴端点两侧;随着初始压缩率增大,压缩回弹量先增大后减小,薄壁密封环的回弹性能优于同外径的厚壁密封环;薄壁密封环对应初始压缩率的可行性区间远大于同外径的厚壁密封环,证明薄壁密封环密封性能优于厚壁密封环。该结论为密封环选型及预紧安装提供了相关依据。

6061-T6铝合金断裂应变与应力三轴度关系研究

研究材料断裂应变与应力三轴度的关系,从而建立其断裂失效模型,对分析6061-T6铝合金断裂失效过程具有重要理论意义和应用价值。分别借助数字图像相关(DIC)测量技术和Abaqus软件对6061-T6铝合金光滑圆棒试件与缺口圆棒试件准静态拉伸过程进行试验和数值模拟,基于所得结果对后者应力三轴度进行分析和修正,从而得到Johnson-Cook(J-C)失效模型的部分材料参数,并建立了6061-T6铝合金断裂应变与应力三轴度的关系模型。将建立的失效模型输入到Abaqus中进行断裂数值模拟,模拟结果与试验结果基本一致,验证了失效模型的正确性。研究表明:6061-T6铝合金的断裂应变随应力三轴度的增加而减小;采用J-C失效模型可以较好的描述6061-T6铝合金在不同应力三轴度下的断裂失效行为。

海底管道悬空原因分析及防护方案对比

文中分析了海底管道悬空的原因,对仿生水草、阻流板、挠性软管等防护方案原理进行了简述。介绍了防护方案的治理效果并分析了其失效的原因,将防护方案优缺点和存在问题汇总成表,并提出了改进建议。对比结果表明:单一的防护方案具有局限性,不能适应复杂的海底环境,应采用多种防护方案组合方式。

海底管道斜裂纹关键因素敏感性分析

斜裂纹是海底管道发生安全事故的主要因素之一。基于断裂力学理论,采用数值计算法建立管道模型边界条件,根据环境条件加载环境载荷,从管道内压、壁厚、裂纹长度、管道直径、直径与壁厚比等方面计算了应力强度因子K,分析了其对管道强度的敏感性影响,对后续含斜裂纹压力管道的深入研究具有一定的基础作用。

海底悬空管缆抛砂回填装置及其定向抛填精度分析

海底管缆存在悬空、裸露等隐患,对悬空、裸露管段进行底部抛砂掩埋是主要的治理方法。目前,抛砂掩埋时多采用人工抛砂或履带散砂抛投方式,存在抛砂位置不准确、抛砂轨迹不易控制等问题,因此需研制可实现定点抛砂且抛砂轨迹可控的高效率抛砂设备。为了提高抛填精度,研制了一种具有定位定向功能的新型抛砂回填装置。为了阐明新型抛砂回填装置的定位和轨迹控制原理,利用有限元分析方法计算了其关键零部件的强度,并通过陆上和海上定向抛投试验分析了该装置的抛砂效果和探究其抛填精度高的原因。结果表明,新型抛砂回填装置通过伸缩投放机构将砂袋抛投至海底管缆悬空区域,实现了抛填位置的精确定位,同时利用伸缩投放机构的框架式结构实现了抛砂轨迹可控;装置关键零部件强度可靠且抛砂效果符合管线防护要求,抛填精度可达±1.2 m,既提高了抛砂效率又降低了施工成本。新型抛砂回填装置能够解决目前海底管缆悬空治理所面临的难题且可保障施工安全,这为浅海油田悬空管缆治理提供了可靠的技术支持。

海底管线缺陷内检测技术与装备工程化研究技术总结

漏磁检测是在管道内检测中应用最广泛的一种无损检测技术,检测数据量化与分析是气难点。在技术方面针对课题重点研究的关键技术开展了一系列研究,提出了油气管道漏磁检测数据的分类和量化方法,并基于此研发出一套漏磁检测数据分析软件。漏磁检测中缺陷量化困难的原因在于缺陷的形态对漏磁场的形态有复杂的非线性的影响,继而影响对漏磁信号的定量解释,因此,根据缺陷的开口形状将缺陷进行分类,对于实现将其准确量化是十分必要的。再者,由于实际检测条件的限制,往往只能通过空间离散的漏磁感应强度信号的一维分量推算缺陷的三维形态,这本身不适合使用精确的数学或者统计模型加以描述。使用神经网络对缺陷进行量化,是漏磁检测缺陷量化领域近20年来的一个研究热点。根据课题研究内容以及检测器设计指标,提出了一种基于改进径向基函数网络的量化算法,它以缺陷漏磁场信号的特征量为输入,输出向量为缺陷的三维外形参数。径向基函数网络是一种局部最佳逼近网络,但漏磁检测中漏磁感应强度信号与缺陷外形之间强烈的非线性关系,往往更要求所选用的网络能够识别两者间的内在联系,并使得面对新的数据时仍有合理的量化结果。为此,对径向基函数网络做出基于泛化能力优化的改进,提出新的评价函数,并采用能够迅速适应新样本的在线学习算法,实验验证表明,的确能大幅提高网络的泛化能力。在实际工程检测管道中,多缺陷聚集会明显影响漏磁场的形态,轴向槽缺陷漏磁场与两个坑状缺陷信号波形极为相似,缓变缺陷漏磁场信号变化趋势较小,这对定量漏磁检测的实用化是不容忽视的问题。讨论了不同类型缺陷漏磁场形态和强度的影响,并测试了量化神经网络对缺陷间隔变化的适应能力。研究以分类和量化算法为核心,研发一套漏磁检测数据分析系统。该系统配合内检测器已项目中投入测试,对牵拉实验数据分析的结果验证了所提出算法的确具有优秀的量化性能。