顶张紧式立管涡激振动疲劳分析方法系统研究

涡激振动疲劳分析作为立管工程设计中重要内容,成为深水海洋工程中不可忽视的一部分。本文结合我国南海深水油气田开发前景,参考国际业界工程经验积累,基于行业国际主流分析软件Shear7系统介绍了顶张紧式立管的涡振疲劳分析流程,包括涡激振动的发生机理与理论方法,结构模型创建,流速输入转化等方面。此外通过典型算例对所提出的截面疲劳分布流速法与传统的平面投影法进行结果对比,对这种简化方法论证了其应用与参考性。文章着重分析过程细节,对工程实践中的涡振疲劳分析具有实际应用价值。

立管尾流模型研究及其在顶张紧立管干涉分析中的应用

干涉分析是深水立管设计流程中的重要组成环节。介绍了顶张紧立管(TTR)干涉分析中的不同尾流理论,通过FLEXCOM软件建立TTR干涉分析模型,对比了不同尾流模型下的干涉分析结果,通过对比得知Blevins尾流模型相对Huse尾流模型计算的立管净距要小。在实际工程中建议根据环境情况选取尾流模型,同时结合干涉分析结果和井口布置需求等因素确定立管间距。

基于静动态分析的顶张紧立管干涉敏感性研究

由于顶张紧立管(TTR)一般在平台的井口区域进行密集布置,因此其干涉分析是工程设计中的重要环节。以张力腿平台(TLP)上的TTR为依托进行了干涉敏感性分析,对比了不同顶部张力、立管间距、平台位移和平台运动情况下的立管干涉分析结果。分析表明顶部张力和平台位移对干涉有着主要影响,准静态干涉分析能够反映干涉现象,设计初期可不必进行动态计算,从而减少工程设计工作量。

顶张紧立管冲程分析方法研究

主要对顶张紧立管(TTR)冲程计算方法进行研究,并给出了计算TTR冲程的主要组成部分。通过张力腿平台TTR运动系统的简化建模,理论分析了影响TTR运动冲程的主要因素,给出简单估算TTR运动冲程的解析计算方法。通过使用有限元方法对TTR运动进行动态的时域分析,对影响TTR运动冲程的因素进行敏感性分析,并给出理论解释。最后提出控制TTR运动冲程范围的有效方法,为TTR冲程设计提供参考及依据。

深水顶张紧式立管壁厚与材料选择研究

本文通过对深水立管规范API RP 2RD的研究,对适用于深水浮式平台的顶张紧式立管(TTR)系统进行壁厚及材料的选择研究。本文以张力腿平台(TLP)作为主平台,以静力计算为基础,对1500 m水深内顶张紧式立管系统的基本强度进行校核研究。通过对顶张紧式立管的在位状态进行数值模拟分析,计算得出适用不同材料的管道壁厚。在壁厚选择的基础上,通过对不同材料的壁厚引起的张力变化等因素进行初步的材料选择。

基于张力腿平台的顶张紧式立管碰撞分析

基于张力腿平台(TLP)的顶张紧式立管(TTR),在平台运动、波浪及海流的联合作用下,相邻的立管可能发生碰撞并对其承载能力造成影响,有必要深入研究TTR在恶劣海况下的碰撞行为。采用有限元软件对两根生产立管进行数值模拟,设置两管碰撞前弯曲及后续动态碰撞两个分析过程来模拟TTR的碰撞行为;采用碰撞参与长度公式确定了TTR碰撞的接触区域。研究重点分析了立管碰撞前弯曲变形对碰撞结果的影响,为深水刚性立管局部碰撞行为的研究提供了方法。

张力腿平台顶张紧式立管强度分析

张力腿平台在近年来深水油气田开发中得到广泛应用。顶张紧式立管是张力腿平台的关键部分之一,它连接水下井口与平台,十分重要。根据API RP 2RD规范,对张力腿平台的顶张紧式立管总体强度分析进行了探讨,并以中国南海340m(1116ft)水深某油田环境条件作为设计基础,采用单层管等效模型模拟多层管顶张紧式立管,利用Orcaflex软件对顶张紧式立管总体强度进行了分析,同时探讨了采用规则波或不规则波以及内孤立波对立管应力分析结果的影响,对今后顶张紧式立管的研究和设计具有一定的参考作用。

顶张紧立管安装分析方法研究

主要对顶张紧立管(TTR)安装过程中的强度计算方法进行研究。针对深水TTR安装定位复杂、易干涉、应力控制困难等特点,通过导向绳张力控制、导向臂类型选择、导向臂布置优化以及立管下放过程中的安装工况设计,进行TTR强度分析、干涉分析及动态时域分析。根据分析结论,控制安装设备相关参数,确定TTR立管安装适用的气候窗以及导向臂的最优化布置,为TTR安装程序设计和海上施工提供参考及依据。

顶张紧式立管现场监测传感器布点优化

顶张紧式立管(Top Tension Riser,TTR)监测系统受恶劣工作环境的影响,其安装及维护费用极其昂贵,传感器布设的数量也受到极大限制。讨论不完备阵型基础上的整体损伤识别及传感器布点优化方法,从模态正交性和识别参数敏感性出发,综合应用2种布点方案评估准则作为优化函数,目的在于提高传统传感器布点优化方法的全局寻优能力和收敛速度。以某实际立管为例,证明该方法在细长型柔性结构传感器布点优化方面的可行性和有效性。

基于CLOWG算子的TLP平台顶张紧式立管系统FMEA研究

顶张紧式立管(TTR)系统是连接海洋平台与水下井口的关键部件,其可靠性对于保证深水钻完井安全高效的进行极为重要。通过分析国内外立管系统失效案例,结合现场故障及维保经验,对TLP平台TTR立管系统6个关键部件展开失效模式与后果分析(FMEA),得出16种故障模式。以FMEA理论为基础,考虑风险因素权重及专家群策的主观性和不确定性,提出将层次分析法(AHP)和相关算子(CLOWG)引入风险系数(RPN)的计算,通过对错误或有偏见的评价语言赋予较低的权重来提高评价结果的准确性。实例分析表明,该方法具有较强的实用性,可以推广到其他系统进行故障失效模式的表征。

波流作用下的张力腿平台顶张紧式立管干涉分析

顶张紧式立管(TTR)是张力腿平台(TLP)的关键部分之一。TTR之间干涉的风险随着水深的增加而增加,因而立管之间的干涉评估也就变得越来越重要。如果因干涉引起的碰撞力或参与碰撞的能量足够大,则有可能会在立管的某区域产生损伤,降低立管的使用寿命,甚至危及平台的安全。针对某油田开发方案设计工作,对井槽间距的设置以及立管干涉分析进行研究,并对影响立管干涉性能的主要因素开展敏感性分析,为立管的研究及设计提供参考。

极端内波流作用下顶张紧立管干涉响应影响研究

张力腿平台相邻顶张紧立管间的干涉响应是决定水下井口布置和上部浮体结构设计的关键因素。中国南海典型海域极端内波流具有流速大、次数多、周期短和难于预测等特点,是相邻顶张紧立管干涉响应的主要因素。为了评估极端内波流影响,采用三维非线性梁单元结合Huse’s涡流振子模型和"管中管"模型对顶张紧立管间干涉响应进行有限元分析。结果表明:极端内波流、顶部张紧力、涡激振动和浮体偏移距离等因素对顶张紧立管间干涉响应有显著影响。

顶张紧立管的壁厚计算方法

主要根据规范要求,基于应力准则,以深水顶张紧立管(TTR)为研究对象,介绍了深水TTR的壁厚计算流程、计算方法和校核标准。以实际的工程案例,进一步验证了TTR立管的壁厚计算方法,并给出了校核结果,为深水TTR立管工程设计提供参考。

张力腿平台顶张紧立管设计与在位分析技术

依据南海深水油田开发工程的基础参数,完成了张力腿平台(TLP)顶张紧立管(TTR)的总体设计,确定TTR的结构尺寸。为了验证TTR在位期间的安全性,应用TTR专业分析软件,建立了TTR有限元模型,考虑TTR在位期间的各种载荷工况,对TTR进行干涉分析、强度分析及疲劳分析。结果表明,TTR的设计满足规范要求。

顶张紧式立管作业风险源识别与失效模型

顶张紧式立管(Top Tensioned Riser,TTR)主要应用于深水油气田开发中的单柱式平台和张力腿平台,为了保证海洋工程作业的安全可靠,对复杂载荷条件下顶张紧式立管作业过程中的风险进行了分析。根据美国大陆架区域立管失效资料整理、统计结果,对立管关键工作步骤的危险与可操作性分析进行风险源的识别;将风险源按照因果关系建立了TTR的失效故障树,通过上行法求出故障树的最小割集;将模糊数学的层次分析法与专家评价法相结合,对故障树进行定量分析。基于专家评价结果,确定了故障树中基本风险事件、顶事件的发生概率,并针对概率较大的风险事件提出了防控措施。通过对TTR作业风险源进行识别,建立了基于故障树的失效模型,解决了深水立管事故数据缺乏且不确定性较高的问题,为深水立管的风险管理提供了参考。

带锯机高弹性顶杆式张紧系统系统辩识的研究

本文通过对东北林业大学机电工程学院木工机械实验室的MJ317型细木工带锯机振动情况进行计算机采集数据,并对其分析,运用MATLAB系统辩识工具箱对其模型特征参数进行了仿真分析,为今后有关研究奠定了基础。

环形张拉整体式穹顶结构拉索失效研究

为探究环形张拉整体式穹顶结构的破坏机理,使用大型通用有限元软件ANSYS对其力学性能进行非线性有限元分析,考虑拉索失效对此类结构产生的不利影响,同时开展了拉索松弛和破断的研究。研究结果表明:结构不利于承受非对称荷载,在全跨荷载作用下,当拉索发生松弛时结构将产生刚度突变。单根拉索破断后,结构不存在相等的自振频率,且第一阶频率均有所降低,斜索20破断后,结构刚度大幅降低。部分拉索破断后,将导致整个结构发生坍塌破坏,建议在实际工程中应经常进行应力监测与日常维护以提高该部分拉索的安全储备。研究结果将对此类结构的施工维护以及安全评估具有一定的参考。

平板千斤顶在澳门观光塔工程中的应用

平板千斤顶可以作为永久性的构件或临时性的工具对结构施加预应力 ,本文结合澳门观光塔工程 ,介绍了平板千斤顶作为永久性构件的施工工艺 ,包括安装、顶张、注浆等。

深水TTR立管管中管结构非线性时域分析

在借鉴国外工程实践经验的基础上,采用多层管模型来模拟管中管结构,进行了顶张紧式立管管中管结构的非线性时域分析。多层管模型与传统的等效组合模型相比,其主要的优点在于:它可以模拟内外管之间的相互作用,而且可以通过改变扶正器的相关参数,对扶正器的大小和位置进行优化设计,以此保证内外管之间不会发生碰撞和摩擦;此外,文章还对张紧力在内外管之间的分配进行了研究,采用的管中管结构模拟技术对TTR立管在位强度分析技术的发展具有一定的指导意义。

深水管中管结构动态边界条件非线性时域分析

针对深海油气开发工程中用到的管中管结构在波浪和海流的作用下可能发生强度破坏和疲劳损伤的问题,对深水条件下的管中管系统进行力学行为分析。考虑顶部张紧力和动态边界,利用有限元模型模拟管中管结构及其力学行为。利用接触单元模拟内外管接触的约束条件。综合统计管柱的接触碰撞位置和应力危险位置,提出新型扶正器的布置方案,达到减缓碰撞保护管柱的目的。将该方案与等距离设置扶正器的方案相对比,结果表明该方案能有效减缓内外管的应力。