【摘要】：多井口海洋立管群是海上石油開(kāi)采和輸送的重要組成部分,對(duì)海上石油和天然氣等生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程起著非常關(guān)鍵的作用。然而由于其工作環(huán)境的復(fù)雜性和多變性,立管群的振動(dòng)現(xiàn)象是難以避免的,這將導(dǎo)致立管發(fā)生疲勞失效,影響石油和天然氣的開(kāi)采工作,嚴(yán)重時(shí)將會(huì)導(dǎo)致海上漏油事故發(fā)生,嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。因此,多井口海洋立管群的振動(dòng)和防控問(wèn)題應(yīng)該被受到重視。海洋立管的流致振動(dòng)是導(dǎo)致海洋立管失效的一個(gè)重要原因。對(duì)管群類(lèi)結(jié)構(gòu)的流致振動(dòng)來(lái)說(shuō),立管群與流體之間以及立管與立管之間存在著強(qiáng)烈的交互作用,需要構(gòu)建更精確的物理模型和理論模型來(lái)分析結(jié)構(gòu)和流體間的相互作用及立管群復(fù)雜的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。本文針對(duì)均勻流中的立管群結(jié)構(gòu),首先基于雙向流固耦合方法建立了多井口海洋立管群流致振動(dòng)數(shù)值模型,對(duì)立管群結(jié)構(gòu)和流體間的相互作用展開(kāi)分析,研究立管群的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)以及流場(chǎng)渦激發(fā)放特性,并對(duì)不同因素情況(不同立管數(shù)目、不同立管間距、不同排列方式)下海洋立管群動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究。除此之外還對(duì)立管群的流彈失穩(wěn)進(jìn)行探討,在此基礎(chǔ)上對(duì)海洋立管群開(kāi)展振動(dòng)防控研究。具體研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)當(dāng)外流體流速較低且立管數(shù)目較少時(shí)各立管的主振方向?yàn)轫樍鞣较蚯艺駝?dòng)幅度基本一致;當(dāng)順流方向排布的管道增加時(shí),其下游的立管在尾渦的作用下振動(dòng)明顯變大,且主振方向變?yōu)闄M向振動(dòng)。(2)對(duì)于立管群不同立管間距的研究發(fā)現(xiàn):無(wú)論在順流方向還是橫流方向上,當(dāng)立管間距較小時(shí),由于立管間交互作用以及流體彈性力對(duì)立管群的振動(dòng)作用比較明顯,而當(dāng)立管群間立管間距大于3.5D的時(shí)候立管之間的交互逐漸減弱,其立管間的交互作用的臨界立管間距為3.5D-4D之間。(3)對(duì)于海洋立管群不同位置排布的研究發(fā)現(xiàn):對(duì)于立管間距固定各種排布情況下的立管群而言,在順流方向的振動(dòng)基本一致,均做頻率相同、振幅相近的簡(jiǎn)諧振動(dòng),而橫流方向的各立管振動(dòng)模式有所不同,說(shuō)明立管位置的因素對(duì)立管群的影響主要體現(xiàn)在立管的橫向振動(dòng)上。(4)海洋立管群流彈失穩(wěn)研究發(fā)現(xiàn):立管群失穩(wěn)大多發(fā)生在上游立管和下游立管中,對(duì)于立管間距一定的立管群系統(tǒng),無(wú)論哪種排列情況下其臨界速度基本一致。(5)海洋立管群振動(dòng)防控治理研究發(fā)現(xiàn):提出了兩種立管群振動(dòng)治理方案,其中分隔板式的最佳隔板長(zhǎng)度為1D,且安裝在立管群系統(tǒng)的上游立管防振效果最好;整流罩式的最適宜整流罩高度為0.5D,適合安裝于下游處的立管。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O353.4
【圖文】：

圖１－１不同形式的張力腿平臺(tái)逡逑多井口海洋立管群系統(tǒng)是連接海底油氣管道和海上浮體的唯一通道，是海上油氣開(kāi)逡逑

圖１－２多井口海洋立管群結(jié)構(gòu)圖逡逑伴隨著海上油氣資源開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，海上油氣事故對(duì)環(huán)境的危害嚴(yán)重性，逡逑

圓柱繞流的St與Re的關(guān)系曲線(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2786428