【摘要】：海洋油氣立管系統(tǒng)是油氣開發(fā)系統(tǒng)中最薄弱的構(gòu)件之一,也是海洋石油開發(fā)的“瓶頸”問題。在擁擠的海洋環(huán)境中,在內(nèi)部流體和外部環(huán)境中波流作用、上部模塊運動、VIV三大誘因作用之下,立管與管線之間可能會發(fā)生碰撞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。這不僅會帶來巨大的經(jīng)濟損失,也會給環(huán)境造成無法挽回的惡劣影響。 立管的碰撞分析近年來成為立管設(shè)計中必不可少的一個重要部分,越來越受到工程界的關(guān)注。目前的設(shè)計準(zhǔn)則中大多規(guī)定在設(shè)計立管陣列時預(yù)留出足夠的空間以防止立管間發(fā)生接觸和碰撞。但隨著海洋油氣開發(fā)向深水邁進,發(fā)生碰撞的可能性將大大提高,預(yù)留足夠的空間將造成很大經(jīng)濟成本。因此,一旦發(fā)生碰撞,哪些因素對碰撞響應(yīng)的影響最敏感,是本文將研究的問題。以前的一些研究學(xué)者通常將立管的碰撞對象假設(shè)為剛體,而實際情況并不是這樣,在立管碰撞的瞬間,兩立管均有不同程度的變形,因此本文將立管均視為變形體處理。本文將采用三維有限元分析軟件ABAQUS對立管碰擾事件進行模擬,使用顯式動力求解器進行計算,并對結(jié)果進行討論分析。 本文給出了研究立管碰擾問題所需的基本理論和研究方法,主要包括立管碰撞的簡化模型、參與質(zhì)量法、API推薦方法、能量法等。由于立管碰撞問題是接觸問題,本文將介紹求解問題所用到的接觸面、接觸力理論和ABAQUS有限元分析軟件顯式動力求解器Explicit,詳細(xì)討論了顯式動力求解器在計算立管碰撞問題上對隱式動力求解器的比較優(yōu)勢。本文利用ABAQUS建立立管局部碰撞的三維有限元模型,并使用顯式動力求解器得出結(jié)構(gòu)相應(yīng),通過設(shè)定不同的立管間碰撞角度、碰撞速度,將計算結(jié)果進行對比,得出結(jié)論。本文還建立了覆蓋有氯丁二烯橡膠的立管模型,并通過將計算結(jié)果與裸管的碰撞響應(yīng)進行對比,得出橡膠涂層對立管保護作用的結(jié)論。本文還研究了幾種初始條件對立管損傷的影響,討論了立管碰撞的總體響應(yīng)。
【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】：

ordrytreerisers)，包括鉆井立管和生產(chǎn)立管;順應(yīng)式立管，包括柔性立管和鋼懸鏈立管(SCRS);混合式立管。目前在全球各大海域服役的已經(jīng)工程實踐證明的立管系統(tǒng)，主要有以下四種概念，見圖1.1。

到1994年一2006年美國有關(guān)海洋立管的事故統(tǒng)計[3}如下圖1.2所示。污;:j、}10.聲、勺3%第三二一亨破劉、28.2%譽理不落30.8%倪刊是1丁，9%12.8%圖1.294一06美國海洋立管事故統(tǒng)計根據(jù)英國健康與安全執(zhí)行署(HealthandsafetyExeeutive)關(guān)于1991年一20年英國大陸架海洋事故的統(tǒng)計資料[#]，得到有關(guān)海洋立管事故統(tǒng)計如下圖1.3。第一二方破壞

圖1.4海洋立管受渦激振動影響效果圖的頂部張力立管，相近立管動力行為的失諧導(dǎo)致不同立管具有期間，頂部平臺的移動和流體動力載荷使立管產(chǎn)生大幅相對運動近的立管之間發(fā)生碰撞并可能在任意位置產(chǎn)生不同方向的凹陷與整體彎曲的相互作用可能會嚴(yán)重影響立管的極限承載能力管碰撞引起的損傷可能會降低立管的使用壽命，甚至?xí)＜捌接蜕a(chǎn)平臺的立管設(shè)計中，立管碰撞己經(jīng)是一個不得不考慮的西哥灣尤其突出，這是因為在墨西哥灣存在強大的回流和水下管碰撞和撞擊的設(shè)計原則都是考慮在極端海流的情況下能夠特殊的海況下，如果立管上在某種環(huán)境載荷下沒有出現(xiàn)破壞的于設(shè)計原則，也需要能夠準(zhǔn)確地預(yù)測在極端的海流下發(fā)生哪

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 邵炎林;何炎平;;海洋結(jié)構(gòu)物中典型圓管構(gòu)件的碰撞損傷研究[J];中國海洋平臺;2006年01期

2 李文龍,譚家華;我國戰(zhàn)略石油儲備船系泊系統(tǒng)安全性評估[J];中國造船;2005年02期

本文編號：2790378