【摘要】：頂張緊式立管是深海油氣開發(fā)的重要組成部分,由于深海環(huán)境較為惡劣,立管會受到多種環(huán)境載荷的聯(lián)合作用,頂張緊式立管成為海洋油氣系統(tǒng)中最薄弱的構(gòu)件之一；由于Spar平臺及頂張緊式立管結(jié)構(gòu)設(shè)計的特殊性,其應(yīng)力峰值往往會出現(xiàn)在立管與平臺接觸的龍骨接頭部分以及立管與海底井口連接的應(yīng)力接頭部分,針對這兩類關(guān)鍵接頭的研究已成為學術(shù)研究及工程應(yīng)用領(lǐng)域的熱點問題。本文主要研究在中國南海海域環(huán)境條件下基于傳統(tǒng)型Spar平臺和頂張緊式立管系統(tǒng)的龍骨接頭,利用OrcaFlex與Ansys對頂張緊式立管系統(tǒng)的龍骨接頭進行數(shù)值模擬分析研究；采用整體分析和局部細化的方法,將OrcaFlex中計算得到的位移和轉(zhuǎn)角作為邊界條件施加于Ansys軟件中的細化局部模型之上,進行分析計算；本文重點對比分析了3種不同形式的龍骨接頭對整體立管系統(tǒng)等效應(yīng)力水平、彎曲應(yīng)力水平的影響以及龍骨接頭部位的應(yīng)力分布情況；同時討論了在單一龍骨接頭形式條件下,龍骨接頭關(guān)鍵參數(shù)對立管系統(tǒng)應(yīng)力分布的敏感性問題。數(shù)值分析結(jié)果表明：頂張緊立管的龍骨接頭對立管系統(tǒng)應(yīng)力分布有一定影響,但不同類型的龍骨接頭,其貢獻水平差異較大,在立管工程設(shè)計時應(yīng)充分考慮其影響效果,避免立管局部出現(xiàn)較大的應(yīng)力峰值。對于加厚型龍骨接頭,立管系統(tǒng)的應(yīng)力會隨著接頭壁厚的增加而重新分布；相比于無龍骨接頭的情況,在該區(qū)域會產(chǎn)生一個明顯的應(yīng)力峰值,立管龍骨接頭安裝就位后,應(yīng)力分布會發(fā)生較大改變(產(chǎn)生3個應(yīng)力峰值點)；與此同時,該區(qū)域的應(yīng)力水平整體降低,此現(xiàn)象隨龍骨接頭壁厚的增加而加強。對于撓性龍骨接頭,相比于給立管的帶來較明顯的位移約束而言,其對減小立管應(yīng)力峰值的貢獻并不明顯。對于套管型龍骨接頭,立管的兩個應(yīng)力峰值點會隨套管長度的增加而下移,下部接觸點的應(yīng)力值在套管長度發(fā)生一定范圍內(nèi)變化時會有所減小。
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與此同時也可以在龍骨接頭或龍骨導向裝置上加裝耐磨損材料以增加其抗磨損能力。[iG]如圖2.1Mill ?“ ■_ ■"““""“** T X圖2.1頂張緊立管龍骨接頭Fig. 2.1 The Keel joint of the Top Tensioned Riser2.2龍骨接頭的功能作為立管系統(tǒng)中一個必不可少的裝置，龍骨節(jié)頭在立管系統(tǒng)中有其獨到的功能，，其最主要的功能有3個：1.降低立管在龍骨接頭區(qū)域的局部遭受彎曲應(yīng)力大小2.減小立管在龍骨接頭區(qū)域的應(yīng)力集中現(xiàn)象一 5 -

外加管套的就是在立管龍骨接頭區(qū)域增加一個外部套管，而該套管通過在套管一端或兩端的法蘭或者c罱有問接肓⒐芟嗔嚀謇尤縵巒

本文編號：2566378