本文關(guān)鍵詞：海洋管道內(nèi)連續(xù)管解堵作業(yè)的屈曲行為　出處：《大連理工大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：連續(xù)管作業(yè)系統(tǒng)可有效提高海洋油氣勘探開發(fā)相關(guān)作業(yè)的效率,應用前景廣闊,采用連續(xù)管解除海洋管道堵塞己成為該應用領(lǐng)域的新方向。但是海洋管道結(jié)構(gòu)復雜,和陸上油田的連續(xù)管應用研究有很大不同。若能基于理論分析和實驗室實驗,建立相關(guān)力學模型和連續(xù)管實際下放深度計算模型,就可為海洋管道內(nèi)連續(xù)管解堵作業(yè)提供理論基礎(chǔ),并為制定相關(guān)解堵作業(yè)工藝提供計算依據(jù),具有重要的理論和實際意義。本論文采用理論研究與實驗驗證相結(jié)合的方法來研究連續(xù)管在海洋管道內(nèi)解堵作業(yè)時的屈曲問題。首先,建立了考慮連續(xù)管在海洋管道中發(fā)生螺旋屈曲后引起扭轉(zhuǎn)的微分方程,分析比較了該扭轉(zhuǎn)作用的影響。在此基礎(chǔ)上,建立了螺旋屈曲反向計算和接觸力計算修正模型,并提出了實用的連續(xù)管在彎曲管段軸向力計算方法。其次,建立了連續(xù)管在海洋管道中的受力與屈曲實驗研究方法,提出了合適的實驗系統(tǒng)幾何參數(shù),開發(fā)了一套實驗臺架。實驗臺架包含了豎直段、彎曲段和水平段。分別采用橡膠桿和3種直徑鋼絲模擬連續(xù)管進行了實驗。其中彎曲段采用了2種曲率半徑。末端約束條件分別考慮了自由,固定,有負載3種條件。分析了屈曲、螺旋屈曲及鎖死、螺旋反向、首端屈服和末端負載實驗載荷跳躍等實驗現(xiàn)象。再次,結(jié)合實驗結(jié)果,重點分析了螺旋反向和接觸力修正系數(shù)模型�？紤]彈性效應、膨脹效應、溫度效應和螺旋屈曲效應的影響,提出了連續(xù)管在海洋管道中的實際下放深度計算模型。建立了實際作業(yè)中連續(xù)管在海洋管道內(nèi)發(fā)生螺旋屈曲鎖死的判據(jù),并提出了連續(xù)管注入端的顯示載荷報警點設(shè)置方案。最后,針對南海3個油田的海洋平臺管道結(jié)構(gòu),探討了連續(xù)管在海洋管道內(nèi)解堵的可行性。研究表明,螺旋屈曲后引起的扭轉(zhuǎn)作用影響很小,可以忽略。在此基礎(chǔ)上建立螺旋屈曲反向計算模型和連續(xù)管在彎曲管段軸向力計算方法準確、實用。實驗數(shù)據(jù)表明,實驗結(jié)果與理論計算結(jié)果吻合較好,徑向間隙和末端負載實驗中載荷跳躍會影響發(fā)生螺旋屈曲和鎖死的過程,但是注入速度對實驗力學行為影響很小。實驗和理論計算分析表明,連續(xù)管直徑、連續(xù)管-海管的徑向間隙、連續(xù)管-海管的摩擦系數(shù)、彎曲管段曲率半徑等對連續(xù)管在海洋管道內(nèi)的屈曲行為影響較大。實驗中可采用“末端軸向力大于3倍螺旋屈曲臨界載荷,首端軸向力為末端軸向力10-20倍”來判斷螺旋鎖死。對于現(xiàn)場作業(yè),可以以注入力達到30-50倍屈曲臨界載荷作為判斷螺旋鎖死條件,為工程實踐提供指導。針對南海某3個平臺管道內(nèi)連續(xù)管解堵的可行性計算表明,采用作業(yè)范圍內(nèi)任何管徑的連續(xù)管均可有效開展解堵作業(yè),但若想采用更小管徑連續(xù)管,必須采用減阻液輔助作業(yè)。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P756.2

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本文編號：1326005