刚性连接双层海底管道高温侧向屈曲分析方法研究

以惠州25-3/1双层海底管道为例,提出高温荷载下刚性连接双层海底管道的侧向屈曲分析方法,并研究该类管道的侧向屈曲特性。将解析分析与有限元技术相结合,在提出刚性连接双层海底管道屈曲分析方法的同时,发展了Hobbs公式的应用范围,使其成为屈曲分析有限元建模指导工具。以分析不稳定平衡问题的改进Riks方法被证明为高温海底管道屈曲分析的有效算法,得到的弧长—载荷比例因子曲线能够充分地描述双层管道的屈曲失稳过程。惠州管道的分析结果表明,刚性连接双层海底管道的整体热稳定性较高,在海床上一般不容易发生侧向屈曲,但热荷载作用下内管的后屈曲将有可能引发较高的应力集中,对此需要充分校核;另外环空间隙的减小有利于提高内管的临界屈曲载荷,从而提升管道的整体性能。

双层海底管道起吊分析方法研究

在海底管道安装或维修过程中,有时需要对已铺设的管道进行起吊作业,管道起吊分析是这一作业的关键过程。针对结构较复杂的双层管,为了确定合理的双层管起吊分析方法,指导海上起吊作业,文中使用有限元分析软件SUSPEND和OFFPIPE,并采用双层管和等效单层管两种模型对管道起吊分析方法进行了研究和比较。结果表明:采用SUSPEND软件进行起吊过程分析时,等效单层管模型计算结果更准确,并与OFFPIPE软件计算结果相吻合;采用OFFPIPE软件进行管道起吊分析时,等效单层管模型和双层管模型计算结果一致,均可用于双层管起吊过程分析。

双层海底管道跨越设计的垂向屈曲研究

以惠州A海底管道为例,提出了双层海底管道垂向屈曲分析的新方法,并研究了高温双层海底管道跨越段的垂向屈曲特性。应用改进的Riks算法计算非单调载荷与位移的响应历程,得到的管道变形和应力状态可以充分描述高温载荷下双层管道跨越段的垂向屈曲过程。双层海底管道的跨越设计既需要考虑跨越构形引发的应力应变,也需要充分校核管道跨越段的垂向稳定性。

双层海底管道悬跨振动特性模拟分析

针对双层海底管道悬跨问题,在充分考虑内外管相互作用的基础上,采用ANSYS软件建立了双层海底管道悬跨振动分析的有限元模型,并对双层管等效成单层管的简化方法及建模方式进行了研究。针对结构非线性、悬跨长度、管土接触长度及海流等因素的影响,对悬跨管线静态及动态响应进行了分析,对影响悬跨管道最大应力位置的因素及变化规律进行了研究,并对双层管与等效单层管的振动特性进行了比较。结果表明:双层管自振频率、跨中静态最大位移量和最大应力的变化对较小管土接触长度敏感,同时由于受悬跨长度和海流速度影响较大,双层管较等效单层管更易引起涡激共振;等效单层管随悬跨长度增大更易发生塑性变形而失效;采用等效单层管替代双层管的方法仅在一定跨长范围内适用。本文研究对双层海底管道悬跨振动特性的研究具有一定的参考意义。

大尺寸双层海底管道舷侧起吊辅助措施

舷侧起吊是海底管道进行铺设或维修过程中常用的方法,风险性较高,尤其对于大尺寸双层管道,必须采取有效的辅助方法,保证起吊过程的安全。文章创新性地提出了采用长条形辅助起吊气囊、单点辅助提升浮袋、施工船甲板吊机、防滑卡子、单点提升五种措施进行舷侧起吊辅助,并针对前三种措施进行了计算分析及效果对比,结果表明这些措施有助于大尺寸管道的舷侧起吊,浮袋可防止下弯段悬跨过长造成管内应力过大,长条形辅助起吊气囊和施工船甲板吊机辅助作业可有效减少舷吊受力并合理控制管内应力分布,保证起吊作业安全可控。

有限元分析方法在双层海底管道的热膨胀分析中的应用

本文主要目的是运用有限元的分析方法，解决双层海底管道的热膨胀分析的相关问题。

基于有限元法分析双层海底管道断裂失效问题

针对南海某油田平台间某双层海底管道的外管发生一处断裂失效事故,根据管道实际运行工况,考虑土壤摩擦力对外管的作用,利用有限元接触分析方法进行双层海管的受力分析,结合DNV规范对管道进行强度校核。结果显示:利用有限元接触算法来分析管土相互作用时,采用刚性面来模拟土壤层是可行的;在未超过原设计压力和设计温度条件下,该海管的外管将不会发生断裂失效事故,管道满足结构强度要求;若海管产生较严重的局部腐蚀,最严重腐蚀点的缺陷凹坑深度超过壁厚的85%,将会发生断裂失效事故。

高温双层海底管道轴向力计算方法

海底管道的轴向力分析是海底管道设计研究工作的一项重要内容。基于剪滞理论,提出了一套高温状态下双层海底管道轴向力计算的新方法。此方法可以很好地得出双层海底管道的轴向力分布状态以及内管和外管的最大轴向力。分析得到:内管的轴向力呈均匀分布;外管中间的固定段部分所受的轴向力呈均匀分布,其他部分轴向力呈线性增加,在管道的两端,轴向力达到最大值。

深水双层保温海底管道终端舷侧安装研究

本文对深水双层保温海底管道终端舷侧安装可行性进行了研究,对基础数据选择、模型建立、静态和动态分析以及校核准则等PLET舷侧安装分析流程进行系统介绍,并以南海某油田开发项目为例,基于海洋石油201船的主要性能参数,利用有限元计算软件Ocraflex对整个安装下放过程进行模拟,对不同海况组合进行校核分析,最后给出一些指导性结论,可为后期海上施工提供参考。

基于智能内检测的某海底管道的泄漏分析

针对某双层海底管道内管外壁出现大量腐蚀缺陷的异常情况,从缺陷的空间分布特点和时间发展特点的角度对该管道的2次漏磁内检测数据进行对比和分析,找出该管道泄漏的位置和泄漏开始的时间,且漏点的位置在后续的维修中得到了验证,说明需要高度重视管道内检测数据的信息挖掘和分析工作,不应仅局限于进行缺陷的适用性评价。

海底管道机器人定位信号传播特性实验研究

针对双层海底管道机器人定位的需要,提出了一种基于低频电磁信号的管道内机器人的定位方法。研制了低频电磁发射器和电磁信号接收器,通过仿真分析的方法,分析了电磁信号强度在空间的衰减规律,并据此搭建实验系统,对穿透双层金属管道、海水以及空气3种介质后的信号强度分别进行了实验研究。实验结果表明,电磁信号穿过双层金属管道后有效接收距离可达6.4 m,验证了双层金属管道内机器人应用低频电磁定位方法的可行性。