基于滑轮法的水下管汇安装静力学分析

水下滑轮安装法是深水超大型管汇的主要安装方法之一,主要是利用一艘半潜式平台和两艘辅助船只进行水下目标管汇的安装下放。为了研究滑轮法在深水水下丛式管汇中的下放过程,以滑轮安装法中的钢丝绳为分析对象,在不考虑环境载荷的影响下,将水下管汇的安装过程分为3个阶段,建立了3个阶段的静力学平衡方程,分析了钢丝绳的最大拉力以及曲线形状,并研究了水深和管汇质量对其的影响。分析结果表明:滑轮法下放管汇的所有阶段中,钢丝绳受到的拉力均与该点切线与水平轴夹角的余弦成反比;对于给定的水深,钢丝绳任意点拉力的水平分量为常数,该常数随水深的不同而变化;钢丝绳的形状由其单位长度重力和管汇重力决定,进入水中后,其形状曲线都由两段不同的曲线组成。所得结论有助于确保滑轮法安装中钢丝绳的安全使用,并可作为研究各种非线性及动力影响的初始出发点。

波流联合作用下海上输油漂浮软管动力响应分析

海上输油漂浮软管是浮筒和油轮的连接通道,其在波流联合作用下的动力响应直接影响漂浮软管管组的安全。以某海域现役漂浮软管管组为研究对象,利用OrcaFlex软件建立由首管、主管和尾管组成的漂浮软管管组有限元模型,同时考虑法兰力学特性,分析不同波浪及海流参数下管组上各点的最大轴向拉力、最大弯矩和最大曲率值的变化规律,研究各参数变化对漂浮软管动力响应的影响。结果表明:法兰部分对漂浮软管的弯矩和曲率的影响较大,不能忽视该部分的影响;波浪入射角度的变化对漂浮软管最大轴向拉力、最大弯矩和最大曲率影响较大,当波浪入射角度为90°或270°附近时,漂浮软管的轴向拉力、弯矩和曲率达到最大值;有效波高和海流流速变化对整个管组上的最大轴向力、最大弯矩和最大曲率值有较大影响,但波浪周期对其影响较小。本文研究结果可为漂浮软管结构设计和管组布局方案设计提供参考。

新型深水夹层管道静水压溃实验设计

为满足深水高压低温环境下油气输运安全,设计了新型海底保温管道。基于PVA纤维加强水泥基材料的力学特性,进行了基于该夹层材料的海底保温管加工制造和静水压溃实验工作,研究了该新型夹层保温管的加工工艺可行性和静水压溃行为,验证了该加工工艺的可行性,同时也证明了该新型夹层保温管道具备3 km超深水条件下安全输运油气的应用前景。

不同浮力下水下悬浮丛式管汇水动力分析

本文利用OracleFlex软件建立了水下悬浮丛式管汇概念模型,分析了升沉运动下的悬链线参数特性,选择不同参数关系进行模拟,并根据不同油气密度和悬浮范围计算了管汇中浮筒质量的许用范围。基于Morison公式和凝集质量法,得到了浮筒质量许用范围内极端油气密度下管汇悬浮高度、偏移量、偏转角度和柔性立管最大拉力与最小弯曲半径的变化规律。根据悬链线参数关系优选外输管线悬跨长度,调节浮筒质量差使管汇平衡,得到了管汇稳定性主要参数在海流和极端油气密度下的变化规律。结果表明,通过优选外输管线悬跨长度与调节浮筒质量差,可使管汇满足稳定系泊的要求,从而实现水下悬浮丛式管汇的全空间布局。