海洋环境下深水区立管腐蚀速率预测

为提升海洋环境下深水区立管腐蚀速率的预测精度,建立基于改进秃鹰搜索算法(Improved Bald Eagle Search, IBES)的EDGM(1, 1,ρ)腐蚀速率预测模型。通过Sine混沌映射初始化种群、莱维飞行策略、折射反向学习策略和柯西高斯变异策略提高秃鹰搜索算法的寻优能力和收敛速度;利用IBES算法优化EDGM(1, 1,ρ)中的参数ρ,建立IBES-EDGM(1, 1,ρ)模型以提高立管腐蚀速率的预测精度。以南海某海洋深水区立管数据为基础进行腐蚀速率预测,分析对比3种模型的预测结果。结果表明,优化后的模型与原模型相比误差更小,且预测精度得到了提高,能够更准确地预测深海立管的腐蚀速率,为后续管道系统的维修和更换提供理论参考。

深水半潜式钻井平台水下设备作业虚拟仿真教学平台构建

深水油气钻井与陆地及浅水的同类作业存在显著差异,给海洋油气工程专业学生的现场实习、实践带来了诸多困难。为加深学生对深水油气钻井工程装备的认知,采用虚拟仿真技术,构建还原度高、实战性强的深水半潜式钻井平台水下设备作业虚拟仿真教学平台,实现隔水管运移存储及下放、隔水管与上部升沉补偿装置及底部立管总成的连接、水下防喷器结构及安装等功能,帮助学生在无需前往深水平台的前提下、在虚拟环境中系统掌握水下设备的操控方法及作业程序,提升学生的深水钻井作业的工程实践能力。

深海悬垂取水管振动特性研究

深海悬垂取水管的设计趋向于大直径、高内流流速,内流对取水管振动特性的影响不可忽略,分析内部流动引起的管道动态失稳行为以及评估失稳临界流速具有重要工程意义。基于小尺度模型试验,研究内流对深海悬垂取水管道振动特性的影响规律,结果表明:随着内流流速增加,取水管模型会发生动态失稳行为,表现为一种间歇性的近周期运动,该运动主要由管道一阶弯曲模态引起的不稳定性诱导。管道材料、顶端连接方式及底部配重块均影响其动态稳定性,顶端固定连接时质量比小的管道更易发生动态失稳;顶端变为铰接时,质量比大的管道失稳临界流速变小,质量比小的管道失稳临界流速变大。相比顶端边界条件,底部配重块对管道失稳临界流速影响不显著但可以减小其振动幅值。

考虑“筒中筒”耦合作用的深水隔水管柱与钻柱碰摩运动规律

深水钻井时,旋转钻柱与海洋环境力作用下发生振动的隔水管柱易发生接触,造成钻柱与隔水管柱的碰撞或者摩擦。为了解隔水管柱与钻柱间的运动状态,减轻两者间碰摩,保证作业安全性,提出了一种模拟深水隔水管柱-钻柱组成的“筒中筒”耦合系统模型,通过分析二者间的位移与接触力,实现海洋深水钻井作业时隔水管柱与钻柱的耦合动力学模拟的建立。模拟结果表明,考虑隔水管柱与钻柱接触的情况下,海流作用和涡激作用对钻柱的动力学特征具有较大影响;海流速度增加,隔水管柱弯曲程度变大,隔水管柱的振动特征会限制钻柱运动;井口转速增加对钻柱的涡动特征影响小,但会增大钻柱与隔水管柱内壁的接触力,增大钻柱与隔水管柱的失效风险。该理论为海洋深水钻井摩阻分析提供了新的借鉴。

基于综合加权评分的后防擦条内板注塑参数多目标优化

在Moldflow2019模流分析软件中,对浇口位置进行充分模拟,综合比对后发现,后防擦条内板选择两浇口充填较合适。根据注塑机型号将模具设置为“1模2腔”结构;选用标准热流道,最大限度减少流道凝料,体现绿色设计理念。选取定模水路直径、隔水管直径、熔体温度、注射压力、保压压力、保压时间为研究对象,利用正交试验进行研究,通过综合加权评分对翘曲量及缩痕指数进行加权,得到第15组工艺参数综合评分最高,其值为0.998。当定模水路直径为10 mm、隔水管直径为12 mm、熔体温度为217℃、注射压力为115 MPa、保压压力为85%、保压时间为15 s时,制品的最大翘曲变形量为2.185 mm、总体翘曲率为0.105%~0.210%;缩痕指数为2.823%,与初始参数下的数值相比,减少了48.472%。试验证明了制品成型较好。

深水半潜式钻井平台隔水管配置及控制系统研究

以半潜式钻井平台“海洋石油982”配置的隔水管为研究对象,对最大作业水深为1 500 m的半潜式钻井平台的隔水管配置及控制系统进行研究。根据不同应力校核准则确定隔水管所需最小壁厚,根据API 2RD规定的方法确定空管压溃水深,根据API 16Q推荐的顶张力稳定性算法确定顶张力设定值,得出张紧器张力设置与泥浆密度的关系和工作水深与泥浆密度的关系,并给出隔水管最优配置推荐值。将基于该方法设计的隔水管配置、顶张力设置和控制系统指导方案应用于“海洋石油982”隔水管系统设计中,结果表明该方法可行,能有效解决深水半潜式钻井平台在隔水管配置、顶张力设置和控制系统设计方面存在的关键问题。

铸件消失模铸造缺陷工艺研究

近年来,消失模铸造因其他污染小、工艺灵活、劳动强度低、重复性好等优点在国内迅速发展,尤其是在生产箱体、壳体类产品时,消失模工艺具有一定优势。本文针对飞轮壳等产品在消失模工艺铸造过程中出现的黏砂、气孔、冲砂等缺陷进行分析。通过调整模样的组合工艺方式、优化产品浇注系统、布置排气排渣冒口以及确保内浇道进水口布局的合理性,同时结合生产情况,提出了解决相关产品铸造缺陷的措施。

一种适应上升管受热变形的氨水切换装置

捣固焦炉导烟车和顶装焦炉装煤车上配备有氨水切换装置,由于焦炉使用年久后炉顶上升管受热变形,多数焦化厂反馈使用效果不佳,对此,基于氨水切换装置使用现状,设计了一种可以适应上升管变形的氨水切换装置,应用效果显著。

海洋柔性结构涡激振动的流固耦合机理和响应

对近几十年来国内外在涡激振动的基础研究包括机理认识和动响应分析等方面的进展进行了论述,尤其针对海洋油气平台中的立管、隔水管等细长柔性结构的涡激振动.描述了涡激振动这种典型的非线性流固耦合现象所具有的特征,包括自激、自限制、展向相关、尾迹水动力与结构动力的流固耦合等及其主要影响参数.介绍了目前常用的结构响应预测方法和相关实验.通过讨论当前理论研究和实际工程中的热点问题,诸如多模态宽带振动、浮体运动与水下立管的耦合、响应抑制措施、双向振动、高雷诺数下的大尺度物理实验等,对今后该领域的研究方向进行了力所能及的展望.

非均匀来流下深海立管涡激振动响应研究

针对顶端张紧式深海立管的特点,采用简化后的振动模型,结合刚性圆柱体自激振荡与受迫振荡实验数据,建立了深海立管在非均匀来流下涡激振动响应的简化分析模型。各阶模态的响应位移通过平衡涡激锁定区域内柱体的输入能量与非锁定区内流体阻尼的耗散能量计算得到。该模型能充分体现涡激振动现象中频锁范围、附加质量以及非线性流体阻尼等本质特点,且形式简洁,计算方便。通过与实验结果的对比显示,该模型是可行的。

深海立管固有振动特性的进一步分析

深海立管固有振动特性是参激振动、涡激振动等复杂振动分析的基础,而立管振动是变系数四阶偏微分方程,不易直接求解。为准确获得立管的固有频率和振型,根据定常轴力下立管固有振动特性的经典理论,考虑深水立管长细比大、自重影响及顶端受浮体升沉影响等特点,分析立管固有振动特性的变化,针对不同的分析模型,提出不同的固有振动特性计算公式,并提出简化计算方法,以满足工程应用和进一步研究的需要。

基于钻井工况和海洋环境耦合作用下的隔水管动力学模型

对于深水和超深水钻井,钻井工况对隔水管动力学行为的影响是一个不可忽视的问题。为此,结合我国自主建造的第一座深水钻井平台——"海洋石油981"钻井平台结构和隔水管系统的实际生产环境,利用最小势能原理,结合泛函求极值方式在国内外首次建立了基于海洋环境和钻井工况耦合作用下的隔水管系统动力学控制方程,给出了相应的边界条件、求解方法,编制了相应的计算程序,并通过实验验证了该模型的有效性。利用该模型编制了计算程序,分析了钻井工况对隔水管系统的模态及横向振幅的影响。结果表明:钻井液流速对隔水管的振动模态影响不明显;钻杆、顶张力对隔水管横向振幅的影响较为显著,顶张力越大,隔水管横向位移越小,但顶张力过大会增加隔水管的自振频率;钻杆则有可能造成隔水管局部的碰撞破坏。

海洋深水立管环缝疲劳性能研究现状及建议

分析了立管系统类型及其建造方法的基础,讨论了深水立管环缝疲劳性能研究与应用方面的代表性成果。指出,现行的UK BS7608标准对单面焊接环缝惩罚过于严厉,以至不利于采用该技术建造的钢悬链线立管的推广应用,并提出了在深水工程开发中有关立管环缝疲劳研究的若干建议。

灾害性海洋环境下深水立管结构可靠性研究

针对南海深水海域可能出现的灾害性海况条件,基于先进的深海浮式平台系统时域耦合分析和立管结构有限元动力响应计算的结果,采用广义极值理论,通过对非线性随机动力响应结果的数值拟合,研究了灾害环境下载荷概率模型的构建方法.基于结构可靠性技术,分析了立管构件的屈服极限状态,并进行了立管系统失效概率的求解及随机变量敏感性分析.结果表明,所提出的方法能充分考虑了深海平台系统的耦合效应,可以为灾害性海况下深水立管的可靠性评估提供有益的参考.

消火栓给水系统工程设计中争议问题的讨论

根据工程实践和国内外相关文献 ,就当前消火栓给水系统工程设计中的室内消火栓的位置 ,消防电梯前室的消火栓是否计入消火栓 2股水柱 ,SN6 5消火栓是否要配置水龙带 ,防火分区间的消火栓是否可以借用 ,消火栓给水系统的控制 ,室内消火栓给水管网阀门的设置 ,干式消火栓系统充水时间的确定 ,消火栓的间距按行走距离计算还是按消火栓保护半径计算 ,高压消防给水系统室外消火栓的布置 ,室内消防给水管网的水力计算原则和方法 ,消火栓给水系统分区原则等 12个热点争议问题 。

轴向载荷对海洋深水钻井隔水管力学特性的影响分析

文章建立了深水钻井时在海流、波浪等海洋环境载荷的作用下,隔水管及底部球接头静态分析的三维有限元力学模型,考虑了隔水管在外载作用下的小应变、大变形和轴向力影响等特点,引入了非线性理论,其计算结果更加符合实际情况。海洋深水钻井隔水管的轴向载荷对其力学特性有显著的影响,因此,在实际钻井作业过程中,隔水管顶部应保持足够的张力,避免隔水管处于受压状态。

下放或回收作业状态下超深水钻井隔水管轴向动力分析

以水深1 828.8m的超深水钻井隔水管为例,对下放或回收作业状态下隔水管的轴向动力进行了分析,研究了不同浮力块配置下隔水管轴向张力波动特性,并推荐了适当的浮力块配置,所得结论对于超深水钻井隔水管的结构设计具有参考意义。

深海顶张力立管Mathieu不稳定性研究(英文)

Mathieu方程是描述单自由度参数振动系统的经典方程,但立管属于多自由度系统,参数激励作用下立管横向振动方程是四阶周期性变系数偏微分方程。文章首先通过Garlkin方法将立管运动偏微分方程转化为Mathieu方程,依据Mathieu不稳定图对立管每一阶模态进行独立分析后叠加得到立管的不稳定图,并与基于Floquet理论的数值计算结果进行对比。研究结果表明,立管各模态不稳定区存在大量重叠区域,由于高阶不稳定区范围狭窄且在阻尼作用下迅速减小,实际应用中,可只考虑立管一阶不稳定区。立管系统参数设计应尽量避免落在参数不稳定区。

深水钻井隔水管的应用及发展趋势

由于世界各国对石油需求的不断增加,陆地油田和浅海油田的石油产量已经不能满足人们的需求,因此人们开始对深水和超深水油田进行勘探和开发。钻井隔水管是海上石油勘探开发的重要工具,传统的浅海钻井用隔水管主要是由套管通过法兰连接而成,而在深水和超深水地区,由于洋流、水深和天然气水合物等因素,使得传统的浅海钻井隔水管不能满足深水钻井的要求。因此,国外开发出了几种新型的深水钻井隔水管,并且在一些油田已经得到了应用。主要介绍了这些隔水管的特点以及隔水管技术发展趋势。

深水钻井隔水管脱开模式下纵向动态行为研究

钻井隔水管在一些特殊情况下会与水下井口紧急脱开,其纵向固有频率很有可能落入波浪的能量窗口而发生纵向共振,造成隔水管损坏,甚至有可能对平台造成损伤。将隔水管视为均质等截面弹性细直杆,建立了隔水管纵向振动波动方程。把隔水管的纵向振动视为自由振动,根据边界条件,利用数值方法,求出了隔水管纵向自由振动的固有频率。考虑动态放大系数计算了隔水管的动态载荷。计算结果表明,隔水管的自身重量影响其纵向振动的固有频率和动态载荷,并根据此提出了避免隔水管与波浪发生共振,减少其动态载荷的方法。