【摘要】：鋼懸鏈線立管由于其成本低、無須定張力補償?shù)葍?yōu)點已經(jīng)在深水油氣開采中得到廣泛應(yīng)用,但是在復雜的海洋環(huán)境作用下鋼懸鏈線立管與浮體發(fā)生耦合運動,周期性載荷引發(fā)的疲勞問題是深水立管設(shè)計的關(guān)鍵問題,其中觸地區(qū)的疲勞尤為關(guān)鍵。觸地點是立管最先與海床發(fā)生接觸的位置,它是懸垂段和流線段的交點。立管發(fā)生運動時會產(chǎn)生新的觸地點,變化的觸地點位置形成了具有一定長度的區(qū)域,稱為觸地區(qū)。觸地區(qū)內(nèi)頻繁的管土作用導致海床表層土體剛度發(fā)生衰減并形成溝槽。由于管土作用過程十分復雜,因此需要研究具體參數(shù)及溝槽的形成對觸地點區(qū)域疲勞的影響。針對這些問題,本文主要工作如下:1.建立了一種上部浮體-鋼懸鏈線立管-非線性土體有限元模型,進行了鋼懸鏈線立管在觸地區(qū)域的耦合動力響應(yīng)研究,重點研究了立管在觸地區(qū)域的特征值如觸地點位置、嵌入深度等的變化。2.開展了管土作用下溝槽形成的數(shù)值模擬研究,提出了一個包含具體系數(shù)建議取值的溝槽快速形成方法,對非線性土壤系數(shù)與水深對溝槽的影響進行了分析。3.提出了一個基于有限元計算的溝槽形狀回歸公式,并與現(xiàn)有公式進行了對比分析。4.進行了溝槽對立管觸地區(qū)域的疲勞分析,通過平坦海床模型與溝槽海床模型循環(huán)應(yīng)力的對比,研究了溝槽對鋼懸鏈線立管觸地區(qū)域的具體疲勞影響。
【圖文】：

起了極大的重視和反響。懸掛在平臺和海底設(shè)施之間的鋼管組成了鋼懸鏈線，立管的形狀為懸鏈形，利用柔性接頭(FlexibleJoint)在平臺外側(cè)自由懸掛與相鏈接，免去了傳統(tǒng)的液壓氣動張緊和跨接兩個裝置，使平臺空間更加充懸鏈線立管的優(yōu)點在于成本花費低，漂移和升沉運動的容度對于浮式平臺來大，完全不用頂張力補償，更加適合在高壓，高溫的介質(zhì)環(huán)境中工作，相比，對于深水作業(yè)環(huán)境鋼懸鏈線立管相比柔性立管與頂張力立管優(yōu)勢明顯，是深水中的典型立管類型。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，為了適應(yīng)不同工作環(huán)境及海洋平臺的需要，鋼懸鏈線的設(shè)計理念得到了不斷發(fā)展與延伸，已經(jīng)發(fā)展為三類基本形式：簡單懸鏈線、波型懸鏈線立管和 S 型懸鏈線立管。并已被成功應(yīng)用于張力腿平臺(TLPPAR 平臺、半潛式平臺、浮式生產(chǎn)儲油裝置(FPSO)，最大使用水深已經(jīng)達000m。其中波型立管又分為緩波型立管與陡波型立管，S 型立管分為緩 S 型與陡 S 型立管。圖 1-1 是典型的鋼懸鏈線立管示意圖。

夠適應(yīng)比簡單懸鏈線立管更深的工作水深。鏈線立管的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀懸鏈線立管觸地區(qū)域管土相互作用研究點(Touch Down Point)是立管最先與海床發(fā)生接觸的位置，的交點。上部浮體在海浪的作用下帶動立管發(fā)生運動時，觸會逐漸與海床土體發(fā)生接觸，，整個接觸過程中將會產(chǎn)生新的變化的同時也形成了一條具有一定長度的區(qū)域，稱為觸e)。由于觸地區(qū)內(nèi)頻繁的管土相互作用，將會產(chǎn)生較大的彎疲勞破壞。因此應(yīng)該著重研究立管與海床在觸地區(qū)的相互作鏈線立管的各個特征段。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P756.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 黃維平;孟慶飛;白興蘭;;鋼懸鏈式立管與海床相互作用模擬方法研究[J];工程力學;2013年02期

2 王坤鵬;薛鴻祥;唐文勇;;基于海床吸力和剛度衰減模型的深海鋼懸鏈線立管動力響應(yīng)分析[J];上海交通大學學報;2011年04期

3 傅俊杰;楊和振;;深海鋼懸鏈立管觸地點動力響應(yīng)分析[J];海洋工程;2009年02期

4 郭海燕;高秦嶺;王小東;;鋼懸鏈線立管與海床土體接觸問題的ANSYS有限元分析[J];中國海洋大學學報(自然科學版);2009年03期

本文編號：2681764