基于OrcaFlex的深水采油树下放安装过程仿真研究

深水采油树的安装受到水温、波浪和海流等环境因素的影响,不同环境下其安装过程中所产生的偏移量和受力等都不尽相同。为了采油树的安全下放及其精准安装,研究不同环境因素对钻杆偏移量和受力的影响显得非常必要。为此,采用OrcaFlex软件建立了1 500 m水深时采油树下放安装过程的数值模型,研究不同环境因素对安装钻杆的偏移和受力的影响。研究结果表明:波浪方向和来流方向对钻杆偏移量的大小影响很小;海水流速和浪高对于钻杆的偏移量则有着相对明显的影响,且是随着流速和浪高的增大而增大的;在钻杆受力方面,流速和流向对钻柱的受力影响很小,而浪高和波浪方向对钻柱受力则有较大影响,并且随着夹角和浪高的增大而增大。研究结果对采油树的下放安装具有一定的指导意义。

水下采油树生产模块通道多相冲蚀数值分析

冲蚀是水下采油树生产通道失效的主要因素。通过对冲蚀机理的研究,分析了冲蚀的本质和能量平衡,并对冲蚀的影响因素进行了分析。采用Fluent软件建立了水下采油树生产模块通道模型,对模型的内部流场进行了分析。分析结果表明,冲蚀的本质是机械磨损和化学、电化学腐蚀,主要受流体的流速、入射角度和磨粒特性等因素的影响;水下采油树生产模块通道冲蚀最严重部位在相贯线上和外拱壁处;冲蚀率和冲蚀深度随流体速度的增大而增大,一定速度后呈指数增长,随颗粒直径的增大而减小,随颗粒体积分数的增大而增大。研究结果可为有效防治冲蚀和机械结构优化提供参考。

海底光电复合缆的落锚撞击试验与仿真研究

为了解决船锚损害海底电缆的问题,选取海底光电复合缆和不同质量的船锚,设计了一套落锚撞击海缆的试验装置。首先在潮间带的海滩砂土上进行现场撞击试验,得到不同冲击能量下海军锚撞击海缆的破坏规律;然后采用ABAQUS建立船锚-海缆-海床的冲击动力学有限元计算模型,得到了撞击过程中铠装层和光单元截面变形量的时程曲线,截面最终变形量与现场试验结果吻合。研究结果表明:船锚撞击复合缆时会产生撞击点局部凹陷和海底电缆的整体弯曲变形;局部凹陷对海底电缆造成了主要损伤,可根据铠装层的变形率来评估内部缆芯的损伤情况。研究方法和结果对研究海底光电复合缆的抗机械冲击性具有一定的指导意义和工程价值。

非刚性底质上海军锚对光电复合缆撞击损伤分析

船锚撞击容易使海底电缆断裂、破损,为此,开展海底电缆结构的撞击损伤研究,对保障海底通讯通电生产安全具有非常重要的意义。针对非刚性底及质海军锚,建立落锚冲击光电复合缆的有限元计算模型,通过对落锚冲击时光电复合缆结构的等效塑性应变和截面变形量的计算分析,发现光电缆各层结构的应变和变形趋势基本一致,从而可以从外层铠装的损伤来判断内部结构的损伤情况。计算结果对比试验结果表明,光单元比电单元更容易遭受挤压变形,当光电缆的截面变形量达到9%,电缆中光单元受损。