【摘要】：海底管道在海洋油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用已有幾十年的歷史。隨著大量海底管道的服役時間接近其使用壽命,海底管道泄露甚至斷裂事故不斷發(fā)生。因此,海底管道失效事故分析顯得越來越重要。當(dāng)海底管道發(fā)生失效事故時,首先要做的是對管道進(jìn)行失效事故分析,然后才可以采取合適的補(bǔ)救措施。在管道失效事故分析方面,由于在國內(nèi)外出版物上能找到的詳細(xì)記載的案例分析比較少,所以研究海底管道事故分析將有一定的工程實際意義。 本文的主題是致力于將有限元分析理論與有限元分析軟件應(yīng)用于海底管道事故分析的應(yīng)用研究。論文以2008年的一根波斯灣海域的壽命到期的迪拜國家石油公司V-K2平臺問的18英寸海底管道斷裂失效事故的分析項目為例,進(jìn)行了這方面的研究。文章采用有限元分析方法對海底管道發(fā)生斷裂失效事故的整個過程進(jìn)行了模擬與分析,考慮的工況依次包括海底管道安裝工況、正常運(yùn)行工況、配重意外脫落工況、充水工況、水壓測試工況、加4個壓袋工況、以及加壓袋后的再次運(yùn)行工況。通過有限元分析,文章得到了海底管道在整個事故過程中的應(yīng)力應(yīng)變變化。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合基于相關(guān)規(guī)范的海底管道適用性評估結(jié)果找到了該海底管道發(fā)生斷裂失效的原因,并提出了補(bǔ)救方案。同時,文章對海底管道的修補(bǔ)方案進(jìn)行了有限元分析,為補(bǔ)救方案的合理性提供了依據(jù)。 通過有限元分析方法在本次海底管道斷裂失效事故分析的成功應(yīng)用,可以發(fā)現(xiàn)有限元分析方法在模擬與分析事故應(yīng)急補(bǔ)救措施對海底管道運(yùn)行狀態(tài)的影響方面有著較大的潛力與作用。 本文中涉及到的基于相關(guān)規(guī)范的海底管道適用性評估包括海底管道坐底穩(wěn)定性分析、總體橫向屈曲分析、總體垂向屈曲分析、管懸跨段分析以及斷裂評估。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：P756.2
【圖文】：

再經(jīng)海底管道終端、海底管道、以及生產(chǎn)立管，最后到達(dá)生產(chǎn)平臺上的油氣處理設(shè)備。圖2.1顯示的是典型的海底管道橫截面。從圖中可以看出，海底管道由內(nèi)涂層、鋼壁、熱絕緣層、外防腐層以及配重層構(gòu)成。由于內(nèi)涂層成本較高且在管道清管作業(yè)時容易被清管器磨壞，因此除非迫不得已，否則海底管道一般不會采用它。熱絕緣層常常在深水冰冷水域，為了保障管道流量而被采用。外防腐層是海底管道抵抗海水腐蝕的主要手段，其以陰極保護(hù)系統(tǒng)為輔構(gòu)成了海底管道外部防腐的屏障。配重層一般是在海底管道無法滿足其橫向坐地穩(wěn)定性的時候被采用，如波浪水流速度較大的淺水區(qū)域的海底管道。由于配重工藝的限制，海底管道的配重層厚度有限，因此當(dāng)海底管道涂覆設(shè)計厚度的配重后仍然不滿足海底管道的坐地穩(wěn)定性時，海底管道?

重層;在管子端部，各涂層則有一定的余量，用于與現(xiàn)場接頭涂層的連接與填充。緣熱絕層犧牲配重外防圖2.2海底管道縱截面本節(jié)主要介紹海底管道的定義、作用以及結(jié)構(gòu)組成。在知道這些基本概念以后，對海底管道進(jìn)行力學(xué)分析時，還需要清楚海底管道整個生命周期內(nèi)的載荷工況，此將在下節(jié)詳細(xì)闡述。同時，由于海底管道水動力計算方法趨于成熟而管土作用力卻一直在不斷完善中，因此2.3節(jié)總結(jié)了管土作用力計算方法近十多年來的發(fā)展，這些方法在做項目分析時常常需要被考慮。2.4節(jié)闡述了有限元方法的發(fā)展以及基本計算原理。2.2海底管道生命周期海底管道生命周期是指海底管道從制造、安裝、運(yùn)行一直到被遺棄的整個時間段。在這個生命周期里，管道將不可避免的受到各種不同的載荷

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本文編號：2741805