基于OrcaFlex的钢悬链立管疲劳损伤预报

涡激振动是钢悬链立管疲劳损伤的重要诱导因素之一,因此涡激振动分析在钢悬链立管设计中占据重要地位。OrcaFlex在海洋工程领域功能强大、应用广泛,能够提供两种涡激振动疲劳损伤预报方法,分别是基于模态叠加法的频域预报方法和基于Iwan-Blevins尾流振子模型的时域预报方法。OrcaFlex的涡激振动时域预报模型只考虑了横流向涡激振动造成的疲劳损伤,基于OrcaFlex的时域预报方法开发了双自由度涡激振动尾流振子模型的接口,考虑了浮式平台运动对钢悬链立管的涡激振动激励作用,实现了钢悬链立管双自由度涡激振动疲劳损伤预报。

基于OrcaFlex的码头至敷缆船动态电缆导缆分析

为了研究码头至敷缆船动态电缆导缆过程中缆线所受载荷表现,对整个导缆过程展开调查。基于OrcaFlex,分析了不同时间、不同位置、不同潮流对导缆的影响,并对相应工况下的悬链线形进行采样,发现在低潮工况下,缆线张力相对较大。同时,研究了不同设备损坏时的异常工况,发现张紧器损坏在缆线上主要表现为受拉,转盘损坏在缆线上主要表现为受压,而缆线失效的原因则因导缆所在位置而发生变化。

基于OrcaFlex的海洋柔性管水动力分析

柔性管水动力分析的准确性与保守性直接影响着其疲劳性能计算。文章针对一种非黏结性柔性管,通过OrcaFlex对其进行整体水动力分析,得到载荷曲线;并通过波浪筛选提取典型波浪工况,将其施加到OrcaFlex分析模型中,得到了柔性管各位置处的载荷响应;最后提取了柔性管的最大弯矩和拉伸力数据,为下一步疲劳性能计算提供了数据支持。

Orcaflex在海管浮拖式安装分析中的应用

文中采用有限元软件Orcaflex对海管浮拖式铺设过程进行了数值仿真,针对水面拖管、管道对接和整体下放过程分别建立了有限元分析模型。结合国内工程实例,通过计算分析得到拖航牵引力、水平对接及下放时舷侧吊机的布置和浮筒设置等数据,同时分别校核了每个分析工况下的管道强度,为工程应用提供参考。

采用数值计算和OrcaFlex软件对缆索张力函数的分析

采用数值计算的四阶龙格库塔法和OrcaFlex软件的凝集质量法分别对重型缆在定常拖曳状态下的缆索张力函数进行分析计算得到两组曲线,并对其进行对比,由此得出流速、重力角和缆索角对张力函数的影响,得到了确定缆索张力函数的一种实用方法。研究表明:在解决缆索张力函数问题时,采用Orca Flex软件的凝集质量法是一个很好的选择,因此工程应用中可以运用OrcaFlex软件对缆索进行设计和分析;而张力函数能够确定缆索的几何形状、张力以及拖体相对于原点的位置。

计算软件Offpipe和Orcaflex应用于海底管道S型铺设分析的比较研究

用软件Offpipe进行海底管道S型正常铺设时的静态分析，并以此为基础，将它与软件Orcaflexl的相应结果进行对比。结果表明，尽管Orcaflex没有提供完整的适用于S型铺管模拟的模型，但是借助于其灵活的建模功能，仍然可以获得相当合理的分析结果。相比于Offpipe，Orcaflex更加适用于进行海底管道铺设动态分析。

基于Orcaflex的水下应急封井装置安全入水仿真

为确保3 000 m水深水下应急封井装置的安全入水,基于Orcaflex对3 000 m水深水下应急封井装置下放入水过程进行了模拟仿真。研究了不同因素对绞车缆绳最大受力和装置运动响应的影响,并将Orcaflex模拟结果与理论公式计算结果进行对比,得到如下结论:绞车缆绳最大受力(1 538. 5 kN)发生在水下应急封井装置在空气中的下放过程,而水下应急封井装置最大运动响应发生在入水前后;当波浪力垂直于船身方向时,绞车缆绳受力最大,水下应急封井装置运动响应最大,而其余波浪方向角对其影响较小,因此在进行水下应急封井装置下放入水操作时,最好让工程船的方位角沿着波浪方向角;绞车下放速度对绞车缆绳最大受力和水下应急封井装置运动响应影响较大,当下放速度为0. 3 m/s时,绞车缆绳最大受力为1 657. 4 kN,同时水下应急封井装置运动响应也增大,绞车缆绳属性对其影响较小;仿真结果比Chuang公式和Chen公式计算结果更接近理论公式计算结果。研究结果可对水下应急封井装置快速安全地安装和回收提供指导。

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。

基于OrcaFlex水下采油树钢丝绳下放作业窗口研究

水下采油树的下放安装作业环境载荷非常复杂,下放作业窗口是我国南海水下采油树下放过程中亟待解决的关键问题。针对东方1-1气田73 m水下采油树钢丝缆绳下放安装方法,分析了水下采油树下放作业过程。利用OrcaFlex建立了工程船-钢丝缆绳-水下采油树系统的耦合模型,研究了不同浪高、流速、波浪方向角等关键因素对水下采油树安装过程的钢丝绳受力和采油树运动响应的影响。利用正交试验方法研究了各个影响因素的关键度排序,形成了水下采油树钢丝缆绳下放的作业窗口。研究结果表明:当浪高在[5.06 m,0 m],流速为[0 m/s,1.09 m/s]的封闭区域(安全作业区域)内,适合于东方1-1气田水下采油树下放安装作业。研究结果可为水下采油树钢丝绳下放安装过程提供一定的指导。

基于OrcaFlex的水下采油树钻杆下放影响因素敏感性分析

针对东方1-1气田的海况,基于OrcaFlex专业海工软件建立平台钻杆下放采油树的仿真模型,研究了水下采油树在下放过程中钻杆的受力情况,以及采油树的运动响应问题。研究结果表明:在钻杆受力方面,下放过程中所受到的Von Mises应力以及弯矩都主要集中在钻杆上部靠近钻杆顶端处,在钻杆与采油树连接处有较小的应力集中和弯矩。在敏感性参数分析方面,风速对下放过程钻杆受力、弯矩以及水下采油树的运动响应影响很小;海流流速、浪高、海况的方向角度对其影响较大,其中海流流速和浪高都是正影响;不同的海况方向角度对钻杆的受力和采油树的运动响应有不同程度的影响。研究结果将对国内水下采油树的安装提供一定指导作用。

基于Orcaflex的张力腿网箱水动力分析

基于凝集质量法和等效网目法对网衣进行等效处理,利用大型水动力分析软件Orcaflex建立张力腿网箱模型,求解分析张力腿网箱在在波浪作用、海流作用和波-流联合作用3种外载荷情况下浮于水面和下沉时系泊缆有效张力的变化情况。分析结果可作为张力腿网箱安全建设的理论依据,对张力腿网箱模型在海洋工程中的应用具有一定的参考价值。

基于Orcaflex的浮式防波堤水动力分析

采用凝集质量法对浮式防波堤系泊缆有效张力进行求解,利用大型水动力分析软件Orcaflex建立浮式防波堤模型,求解分析不同波浪方向作用下浮式防波堤整体水动力性能及系泊缆有效张力变化情况,并针对浮式防波堤端侧缆失效后情况进行对比分析,得出在方向为67.5°的波浪作用下横摇运动最为剧烈,且浮式防波堤两端缆绳的张力在两种浪向下均大于两侧缆绳张力等结论。分析结果对浮式防波堤安全建设及使用提供一定理论依据,对浮式防波堤在港口建设中的应用具有较好参考价值。

基于Orcaflex的海海定向钻穿越拖拉力仿真研究

本文以国内某海管穿越航道项目为例,运用有限元软件Orcaflex对海-海定向钻穿越回拖过程建立仿真模型,计算回拖过程中拖拉力的大小,同时对管道自身的安全性进行评价。此做法在国内属首次,对今后管线定向钻海-海穿越工程具有重大意义。

基于OrcaFlex的坐底式海底潜标释放系统运动仿真分析

坐底式海底潜标系统可用于采集海底边界层物理化学等参数,是海洋天然气水合物勘查开发过程中必不可少的关键技术手段。海底潜标的回收上浮过程易受波浪和海流等环境因素的影响,不同环境对上浮过程速度及偏移量的影响不尽相同。为了保障海底潜标精准回收和数据安全,研究坐底式海底潜标系统上浮过程受力分析及动态响应尤为重要。本文基于OrcaFlex软件对坐底式海底潜标释放上浮过程进行了模拟仿真,针对坐底式海底潜标和主体结构释放回收过程分别建立了有限元分析模型。通过设计系统及环境参数完成了坐底式海底潜标释放回收过程中受力分析及动态响应计算,为坐底式海底潜标系统的设计研发和回收作业提供指导。模拟结果表明,海底潜标在2000 m水深处被释放后约18 min上浮至海面。受洋流影响,上浮速度约2 m/s,上浮过程水平偏移量约70 m。海试验证表明,实际情况与模拟结果一致,该潜标的回收上浮过程满足可控范围内安全条件。坐底式海底潜标在释放后被顺利打捞,验证了该系统方案设计的可行性,为海洋数据安全回收及工程应用提供了基本保障。

基于OrcaFlex的在役管道升温局部屈曲校核

海上油气开发中,对管道的局部屈曲校核十分重要。基于OrcaFlex有限元软件,采用DNV-OS-F101(2013)规范的荷载控制校核准则与位移控制校核准则,对南海某油田在役管道的升温进行了局部屈曲校核。结果显示:该管道升温后无法满足荷载控制准则条件,可以满足位移控制准则条件;位移控制校核准则相对于荷载控制准则更加宽松,对于由位移控制的管道,可以考虑使用位移控制准则进行局部屈曲的校核。

基于OrcaFlex软件的柔性管缆正常铺设计算分析

海上铺设柔性管缆是海洋油气开采技术的重要环节之一,而能够准确评估管缆铺设参数以确定作业天气窗口是其关键问题。基于集中质量法,分别从模型建立条件、模型数据输入、作业接受标准、施工作业参数等方面考虑,明确柔性管缆铺设分析施工参数,建立简化的正常铺设分析模型和分析方法,并以工程项目为实例,进行layback敏感性、轴向压力、最大作业海洋环境等分析。根据作业接受标准确定合适的作业天气窗口为2.5m有义波高、30°浪向内。分析表明:选取合适的layback有利于海上施工作业;实际施工中应避免出现轴向压力;对于浅水电缆铺设,最小弯曲半径是决定海上最大作业海况的主要限制条件。

双层管深水铺设的Orcaflex建模方式探讨

双层管在S-Lay铺管作业过程中,需要对管道的应力、应变以及疲劳进行分析。考虑到不同建模方式对计算误差及时间成本的影响,依托南海海域某双层管铺管项目设计实例,探讨了采用Orcaflex软件建立双层管等效管模型的方式,并对等效管模型和双层管模型计算所包含的静态计算、动态计算和充水工况计算的结果进行了对比。研究表明:等效管模型建立的关键在于物理参数的准确确定,尤其需注意各应力加载系数的合理折算;在进行双层管铺设计算时,在静态、动态和疲劳情况下,等效管模型和双层管模型计算结果差别不大,可以用等效管模型进行计算;对于充水工况而言,Orcaflex软件的充水工况设置对双层管模型并不适用,建议用等效管代替。

基于Orcaflex的海底管道提升出水的动态模拟分析

当浅水域海底管道发生泄漏、屈曲等失效的情况时,最便捷、最经济可靠的修复方式是水上修复。本文针对海底管道提升出水面的过程进行了研究,分析了其环境影响因素和自身影响因素,使用orcaflex软件对其进行动态模拟分析,保证管道的应力及应变要求,从而确保管线的安全。

基于Orcaflex的海上升压站浮吊耦合动力分析

海上升压站是海上风能输送至陆地的关键核心设备,往往通过浮吊在海上进行安装。而受风浪流载荷作用下,运输驳与锚泊系统会发生耦合动力响应,因此起吊前运输驳是否出现走锚问题是起吊安装中的技术难点。采用数值仿真方法,通过建立驳船湿表面模型和质量模型进行船体水动力特性分析,而后利用Orcaflex软件开展船体系泊的时域耦合动力分析。计算中根据拟建工程场区海洋水文资料确定环境条件,获得船体六自由度动力响应和锚缆动态张力,并参考API RP 2SK规范进行校核,为海上升压站的安装提供依据。

重力式深水网箱系统参数化建模及应用

重力式深水网箱模型构建是开展网箱力学特性仿真分析的基础,在网箱仿真过程中占据绝大部分的工作量。为解决仿真过程中网箱建模过程繁琐、效率低下的问题,针对重力式深水网箱提出了一种参数化快速建模方案。首先根据网箱各部件特点进行参数化设计,然后编制建模程序并开发相应的操作界面,最终在OrcaFlex软件中实现重力式深水网箱模型的快速构建。工程应用实例测试表明,该程序能大幅提高网箱建模效率,方便开展重力式深水网箱工程计算,研究可为多规格重力式深水网箱仿真模型的快速构建及计算分析提供借鉴。