导管架异形抗冰锥的预制及海上安装工艺

随着渤海湾北部重冰区石油平台的开发,随导管架一体建造的防冰锥体已经不能满足使用需求,许多石油平台桩腿处需要额外增加立管和电缆护管。在原有防冰锥体的外侧再加装新的防冰锥体,可以有效防止冬季海冰对后加装立管及电缆护管的损坏。

我国海上平台抗冰锥体设计实践

渤海重冰区海上平台用抗冰锥体基本解决了平台冰激振动问题。阐述了抗冰锥体的抗冰原理和设计方法,介绍了渤海海上平台抗冰锥体的设计实践和发展历程,对渤海海上平台和抗冰锥体的设计提出了建议。

锦州9-3油田WHPB平台抗冰锥体的提升改造

为了分析锦州9-3油田WHPB平台冬季冰激振动明显的原因,在平台甲板布设了现场检测体系,对采集的冰荷载作用下的数据进行了分析,认为缓解振动的主要方法是增加冰锥对管线的有效保护,提出了在原冰锥下部增加一部分冰锥的改造方案,并进行了结构强度校核,结果表明新方案可以有效增加冰锥保护范围,使海水不直接作用于直立的管线结构,可以降低产生冰激振动的概率,能够满足规范要求。

自浮动升降式抗冰锥体方案研究及结构设计

目前应用于海上石油平台导管架的抗冰锥体是固定式的,锥体部分设置于平均海平面的位置,抗冰锥体不能随海平面上的冰层变化而变化,因此也就不能在潮差段变化范围内发挥抗冰作用。提出了一种新型的自浮动升降式抗冰锥体方案,可实现抗冰锥体随海平面潮差变化自动升降,保持抗冰锥体始终位于防冰、破冰效果最佳位置上,从而提高抗冰锥体的抗冰能力,有效减弱冰激振动对平台导管架的疲劳破坏作用。

立管与电缆护管穿抗冰锥开孔脚印定位画法

无论是海洋工程还是陆地模块化工厂建造的过程中,各专业管线不可避免穿过结构物。在使用三维软件定位和放样脚印时,还可使用二维描点方法来校对其正确与否。在垂直立管或电缆护管穿越导管架上圆锥型结构物时,本文详细介绍了一种放样描点法,在实际过程中已经验证了这种方案的可行性和正确性,为以后类似情况下的放样方法提供了可靠依据。

后安装抗冰锥体的漂浮拖拉及安装技术

由于后安装抗冰锥体的体积大、质量重、形状不规则,且作业现场空间狭小,采用传统安装方法难以将抗冰锥体运送到位。通过对后安装抗冰锥体重力、浮力的计算分析和漂浮拖拉试验验证,提出了应用漂浮拖拉方法将后安装抗冰锥体拖拉至导管架平台桩腿安装部位进行安装的新技术,并总结出了此安装方法的实施流程及要点。锦州25-1南WHPA平台、CEP平台及金县1-1 CEPA平台后安装抗冰锥体项目实践表明,与传统安装方法相比,应用本文提出的后安装抗冰锥体的安装技术,可以有效提高后安装抗冰锥体安装的工作效率,并大大降低作业成本和作业风险。

基于模型试验的导管架平台抗冰锥体优化设计

对我国渤海导管架平台对称式和非对称式抗冰锥体在极端条件下的抗冲击性能进行模型试验研究,试验结果表明:非对称式结构抗冰性能更好。在此基础上,对抗冰锥体强度冗余度过大的问题进行结构优化,并通过ANSYS有限元计算,发现优化后的抗冰锥体结构强度满足要求。

海上风电单桩基础抗冰锥结构设计

海上风机单桩基础作为一种高耸的柔性支撑结构,在海冰的作用下,会产生复杂的动态响应行为,影响到风机的运行及安全。为此,基于渤海及北黄海海域海上石油平台的抗冰锥设计理念,介绍了抗冰锥设计中主要设计参数,给出了单桩基础的抗冰锥设计方法,针对我国北方某实际工程中的3MW海上风电单桩基础进行了抗冰设计,并校核了抗冰锥结构强度。结果表明,设计的抗冰锥能够抵御工程海域中各个水位的冰荷载作用。

抗冰锥后安装项目管理要点分析

我国渤海辽东湾区域每年冬季覆盖着大量浮冰,这对矗立在海上的石油平台造成一定影响,由于导管架的抗冰锥体在浮托后再安装,难度大,施工中限制因素多。本文阐述了抗冰锥体后安装施工的特点以及安装主要方案。

海上风电抗冰锥单桩基础波浪荷载数值模拟

在寒区海上风电工程中,抗冰锥可削弱基础结构冰荷载,但它会显著影响无冰时基础结构的波浪荷载。工程常用的Morison方程对抗冰锥单桩基础波浪荷载的计算则缺乏经验,用计算流体动力学方法模拟波浪与抗冰锥单桩基础的作用,计算其波浪荷载,与试验结果对比误差很小,验证了该方法的准确性。通过与无冰锥基础波浪荷载对比分析表明,加装抗冰锥后的基础水平波浪力、波浪力矩、竖向波浪力均显著增大,而且竖向波浪力的方向发生改变。

单桩基础抗冰锥设置引起波浪载荷增幅研究

我国渤海及黄海北部海域海洋环境复杂多变,冰载荷及波浪载荷同时成为风电风机桩的控制载荷。工程中一般安装抗冰锥体结构以提高其抗冰性能。然而抗冰锥的设置加大了基础的水线面面积,波浪载荷急剧增加。为有效评估波浪载荷的增幅,以海上风机单桩基础为研究对象,采用SACS数值计算软件,分析不同桩径的单桩基础由于设置不同锥角的抗冰锥结构引起的波浪力增幅,为单桩基础抗冰锥结构的设计提供指导及参考。

大连海上风电单桩抗冰锥结构灌浆施工研究

[目的]抗冰锥结构是北方海上风电单桩基础结构的特有结构。抗冰锥结构的安装施工是单桩基础施工的重点和难点之一,灌浆连接技术通过装配化施工方式成功解决这一难题。大连某海上风电项目在国内首次采用单桩抗冰锥结构。[方法]以该项目抗冰锥灌浆施工的工程实践为依托,研究总结单桩抗冰锥灌浆施工关键技术,内容包括安装准备、灌浆材料选择、灌浆管路设计与优化、灌浆封堵等技术和灌浆施工质量控制等。[结果]采用自主研发的优固特SKG-V高强灌浆料、集装箱小型一体化海上风电灌浆专用设备和自主研发的水下灌浆工艺,材料和施工性能均满足要求,成功完成国内首批单桩抗冰锥结构与单桩之间的灌浆连接。[结论]该材料和技术有望在我国北方海上风电单桩基础结构中大量推广应用。

我国海上导管架平台抗冰锥体的设计实践

冰激振动是渤海重冰区导管架平台的主要危害.渤海重冰区导管架平台在腿柱上安装了抗冰锥体,基本解决了平台冰激振动问题.主要阐述了抗冰锥体的基本抗冰原理和设计方法,分析了渤海典型导管架平台抗冰锥体的设计实践,对渤海重冰区导管架平台和抗冰锥体的设计提出了建议.

后装式抗冰锥结构设计及施工技术

抗冰锥结构作为一种有效的抗冰工程措施,能够减小海冰对海上风电大直径单桩基础的作用,保证寒冷地区单桩基础安全运行。因此,基于我国北方一典型海上风电工程单桩基础,考虑工程场址的环境与施工条件,采用后装式抗冰锥结构,结构与单桩基础灌浆连接。同时利用有限元软件对抗冰锥结构及灌浆连接的强度进行校核。最后介绍了后装式抗冰锥的施工相关内容。研究得到的相关成果可为其他寒冷地区海上风电工程提供参考。

抗冰锥后安装项目管理关键点分析

近年来,我国大力推动海上石油产业,但每年冬季低温结冰,对海上石油平台造成很大的影响。在过去几年,导管架抗冰锥体是在浮托后再进行安装,施工难度非常大,施工中存在诸多的限制性因素。基于此,本文提出一种抗冰锥体后安装施工项目方案,并分析项目管理的关键点。

锥角对锥体结构抗冰性能影响的离散元分析

在寒区海洋工程中,锥体海洋结构的尺寸参数对其破冰性能具有重要影响。采用具有黏结-破碎功能的离散元方法模拟海冰与锥体结构的相互作用过程中海冰的破坏模式及冰载荷分析。该离散元方法的计算参数通过与渤海油气平台的实测数据对比进行了可靠性验证。在此基础上,当设计海域的潮差固定时,对不同锥角下风电单桩锥体结构的冰载荷和海冰破坏模式进行了离散元分析。计算结果表明:锥体冰载荷随锥角的增大而增大,海冰的平均断裂长度则随锥角的增大而减小;当锥角小于70°时海冰的破碎模式主要为弯曲破坏,而当锥角大于70°时海冰破坏模式则主要为挤压破碎。以上研究结果可为冰区海上风电单桩结构的抗冰锥设计提供参考。

平整冰推挤抗冰结构物的数值模拟和作用规律研究

冰海结构物通常装备抗冰锥等倾斜面的抗冰结构物,用来减小平整冰移动产生的推挤载荷。平整冰推挤载荷是冰海结构物的重要设计技术指标,准确模拟平整冰推挤结构物的载荷特征和破碎冰堆积形态等规律具有重要意义。本文采用FEM-SPH耦合方法和有限元法分别模拟了平整冰推挤抗冰锥结构的过程和现象,分析了抗冰锥水线面直径对碎冰堆积形态及推挤载荷的影响规律。研究表明,与有限元法相比,FEM-SPH耦合方法不仅可以准确预报平整冰推挤结构的动态载荷,还可以直观再现破碎冰的堆积现象,有助于理解和分析平整冰与结构物的相互作用规律。本文的FEM-SPH耦合算法模型和分析结论可为研究和设计冰海结构物提供参考。

锥体导管架海洋平台冰激结构振动响应分析

渤海冰区油气开发中,在桩腿上安装抗冰锥体的导管架平台是最常见的结构形式。冰激结构振动不仅会造成平台结构的损伤,还将对平台上部管线和设备的安全运行构成极大的威胁,并影响平台作业人员的正常生活和生产操作。针对渤海冰区锥体平台结构冰激振动响应的三种计算方法进行了研究,即平台结构的有限元分析、简化的结构动力分析和冰振响应幅值统计分析。以辽东湾JZ20-2油气田的MUQ平台为例,对以上三种冰振响应计算方法进行对比,以讨论它们的一致性和各自的适用条件。结果表明,这三种分析方法的计算结果基本一致,但有些计算参数需要现场实测资料的确定。

海上风电场单桩基础锥体结构冰荷载显式动力分析

针对渤海某3MW单桩式海上风电场进行了抗冰锥结构设计,并通过LS-DYNA软件对直立桩结构及加装的锥体结构冰荷载进行显式动力分析。通过分析冰排在直立桩和锥体结构前的破坏模式及破坏特点,获得冰力时程曲线及冰力值,将有限元分析结果与规范公式的计算结果进行对比分析。通过改变抗冰锥锥角,研究不同锥角情况下结构冰荷载的变化规律。结果表明,直立桩冰荷载数值分析结果与规范公式计算结果较为接近,锥体结构冰荷载数值分析结果与Ralston公式计算结果相差较小,冰荷载水平分量随锥角的增加而显著增大,而竖向分量则随之降低。显式动力分析结果可为单桩式海上风电结构抗冰锥冰荷载估算及锥体结构尺寸优化提供参考。

浮冰作用下单桩海上风机动力响应分析

随着海上风电在环渤海地区不断发展,冰激振动响应为当前环渤海地区海上风机面临的重要问题.基于海上风机一体化数值分析软件,对浮冰作用下单桩海上风机动力学响应展开研究.重点探究单桩风机塔基以及泥面线处载荷动力响应变化规律,研究不同冰载数值模型、冰厚以及冰速对单桩海上风机动力响应影响,开展抗冰锥结构下单桩海上风机动力响应影响规律.结果表明:不同冰载数值计算模型下的计算结果差别较大,采用Matlock双齿模型计算出的塔基载荷以及泥面线载荷最大,分别为无浮冰作用的2.2倍与1.3倍;单桩海上风机动力响应随冰厚增加而增加,冰速变化对单桩海上风机结构荷载影响不明显;采用抗冰锥措施后,作用于单桩海上风机的冰荷载显著降低,极大降低单桩风机塔基以及泥面线位置处的剪力与弯矩,塔基位置处剪力与弯矩的最大值分别为无抗冰锥结构的82%与95%.同时抗冰锥结构可极大降低作用结构上的冰荷载,其冰载最大值与标准差分别为不采用抗冰锥结构的5%与7%.