【摘要】：鋼懸鏈線立管(steel catenary riser,SCR)出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代,由于鋼懸鏈線立管成本低,能適應(yīng)高溫高壓的海洋環(huán)境,使它成為海洋管道工程的重點(diǎn)研究對(duì)象。清管器(pig)是管道維護(hù),提高油氣傳輸效率的重要工具,不同作業(yè)環(huán)境需要具體的清管理論作指導(dǎo)。研究深水鋼懸鏈線立管清管過程的動(dòng)態(tài)特性對(duì)于指導(dǎo)深海清管作業(yè)具有重要的意義。本文基于有限元軟件,考慮懸鏈線的幾何非線性和管土接觸非線性,對(duì)簡(jiǎn)單鋼懸鏈線立管進(jìn)行建模,并與懸鏈線理論所得的計(jì)算結(jié)果對(duì)比,結(jié)果較為吻合�；谟邢拊Ｐ�,分析了立管在波浪海流載荷和浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)作用下的動(dòng)力響應(yīng),模擬結(jié)果與已經(jīng)研究的結(jié)果相比,應(yīng)力大小和整體變化趨勢(shì)均合理,在重力和浮力作用下,兩端鉸接的SCR會(huì)呈現(xiàn)簡(jiǎn)單懸鏈線的形狀,在海浪海流,浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響下,立管各點(diǎn)都會(huì)呈現(xiàn)不同程度的動(dòng)力響應(yīng),其運(yùn)動(dòng)會(huì)隨著立管的位置呈現(xiàn)一定規(guī)律的變化。在立管清管過程的模擬中發(fā)現(xiàn),若無(wú)海洋環(huán)境的影響,清管器對(duì)于立管的影響會(huì)呈現(xiàn)出局部突出的現(xiàn)象,在清管器作業(yè)位置出現(xiàn)應(yīng)力集中,但是若考慮海洋環(huán)境的影響,清管器對(duì)SCR的影響則并不突出,海浪海流與浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)仍是主要的影響�；诨旌蠈�(shí)驗(yàn)截?cái)嘣O(shè)計(jì)和變態(tài)相似兩種理論,對(duì)SCR進(jìn)行了物理模型設(shè)計(jì),為大型管道進(jìn)行小尺寸實(shí)驗(yàn)提供參考。
【圖文】：

圖 1.1 不同水深對(duì)應(yīng)的開采平臺(tái)Fig. 1.1 Different types of mining platforms目前世界上常用的油氣平臺(tái)主要有淺海的固定式平臺(tái)，，廣泛用于深海的張力腿平臺(tái)（tension leg platform，TLP），半潛式浮式平臺(tái)，單柱式平臺(tái)等。浮式平臺(tái)在海流與海流等外在因素作用下會(huì)出現(xiàn)不同程度的漂移，運(yùn)動(dòng)幅度與它們錨定的方式有關(guān)，研究表明，F(xiàn)PSO 的運(yùn)動(dòng)幅度遠(yuǎn)大于 TLP 和 SPAR 平臺(tái)。連接浮式平臺(tái)和海底井口的系統(tǒng)稱為立管，是傳輸石油天然氣的基礎(chǔ)。世界上第一個(gè)鉆井立管出現(xiàn)于 1961 年，主要用于：鉆井、完井、生產(chǎn)/注入和輸出。生產(chǎn)立管晚于鉆井立管，主要作用是配合浮式平臺(tái)運(yùn)輸油氣資源，其結(jié)構(gòu)雛形是頂端張力式鉆井立管，主要存在形式有四種，如圖 1.2 所示，從左到右依次為鋼懸鏈線立管（SCR）、頂端張力式立管（TTR，Top Tension Riser）、柔性立管（Flexible Risers）和混合式立管（Hybrid Risers）。鋼懸鏈線立管主要分為懸垂部分和觸底部分，細(xì)分的話，懸垂部分可分為頂部與懸掛段，觸底段是指立管尾部與海床相互接觸的管道。在海洋環(huán)境的影響下，鋼懸鏈線立管會(huì)不斷產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并且立管頂部與平臺(tái)連接，

圖 1.2 四種立管類型Fig. 1.2 Four types of risers清管器是清除管道積蠟，水合物等污垢，提高管道傳輸效率的重要手段。證管道長(zhǎng)久的使用壽命，防止管道泄露爆炸等事故，需定期對(duì)管道進(jìn)行清理，清管前均需結(jié)合具體工況，基于對(duì)應(yīng)的清管理論對(duì)管道進(jìn)行分析計(jì)算，指場(chǎng)的清管作業(yè)。有關(guān)陸地管道的清管理論已經(jīng)較為成熟，但有對(duì)于深水管道管研究還處于初步階段。作為深水開采的首選立管，SCR 具有高度的幾何非，觸底段具有接觸非線性，復(fù)雜的海洋環(huán)境更使得 SCR 清管作業(yè)異常困難， 1.3 所示，迫切需要相關(guān)清管理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE973.92

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