【摘要】：深水油藏的開發(fā)大量增加,海上資源的開采也逐漸向更深水域發(fā)展。鋼懸鏈線立管是連接水下生產(chǎn)系統(tǒng)與海面生產(chǎn)平臺的關鍵部件,所處的海洋環(huán)境十分惡劣,立管承受巨大的力與彎矩。然而,通過在立管上加入浮筒裝置,便可抵消一部分張力,減小頂端載荷,在一定程度上提高疲勞壽命。本文就是運用理論分析以及數(shù)值模擬方法對懶波形立管的浮筒布置參數(shù)進行研究、設計。在本文中,詳細地介紹了鋼質懶波形立管系統(tǒng)以及其中的浮筒裝置�；诖笞冃卫碚摻⒘遂o態(tài)下立管的控制方程,并利用有限差分法,進行Matlab編程,得到懶波形立管的變形圖,分析了沿立管的受力情況。同時,改變浮筒的間距以及初始位置,研究不同的布置參數(shù)對立管力學性能的影響。結果表明,浮筒間距增加會使得懸掛點處的受力增大,但會減小立管的彎矩極值,浮筒初始位置距懸掛點的距離增大同樣會增加立管軸力極值,減小彎矩極值。接下來,基于Orcaflex建立懶波形立管模型,對以上理論分析結果進行驗證。同時分析了不同情況外流,包括均勻流、剪切流以及冪律流下,立管的形態(tài)以及受力情況。改變浮筒的布置,對比分析立管的力學性能的變化。最后,考慮到段塞流在具有下傾管的立管中時常發(fā)生,且會給立管帶來一定的危害。本次研究利用模擬軟件Olga進行段塞流研究。對比分析了簡單的下傾管-立管組合以及懶波形這樣具有兩段下傾管的復雜形態(tài)下,立管內(nèi)壓力變化的區(qū)別。研究了由于不同的浮筒布置而導致不同立管形態(tài)下的立管壓力波動周期的變化情況。從而進一步證實了前幾章中所選擇布置參數(shù)的可行性。綜合考慮,最終確定浮筒的間距為6-8m,初始的浮筒位置為距離立管懸掛點1650-1700m范圍內(nèi)。這次研究不僅是對完善深水油藏開發(fā)系統(tǒng)的一次有益嘗試,更是對我學習知識、應用知識能力的一次鍛煉與提高。
【圖文】：

性大變形梁理論，建立鋼質懶波形立管的模型，在解法上使用了有此基礎上研究了立管廢棄[19]以及安裝[20]過程中的模型變化以及力學Li[21]等將懶波形立管視為 3 段懸鏈線模型從而得到立管的靜態(tài)形態(tài)考慮立管的彎曲剛度，因此不能準確的反映懶波形立管的力學性能2]和 Bahtui[23]考慮了剛度的影響。Yuan 等人[24]提出了一個精確的懶波模型，在模型建立的過程中沒有考慮浮筒的作用，且將立管分為四線段、邊界層處、著地點處以及反彈部分，如下圖 1.1 所示，得出知參數(shù)的立管解析模型，并研究了不同海床特性對立管受力的影響情 Kimiaei 等人[25]同樣將懶波形立管視為四段模型，并建立了無量綱化，在研究動態(tài)響應的過程中運用了動力放大系數(shù)法，同時在邊界連inkler 型土壤模型。對于邊界值問題的解法，Santillan[16]以及 Plaut[26靶法。Plaut 側重研究輸流管道的后屈曲及振動問題，而 Santillan 等及了帶有浮筒的懸鏈線立管。

間的變化情況。宋博，李桐宇等人[74]利用 Olga 模擬帶有傾角的水平管的嚴重段塞流，研究不同流量對流態(tài)流型，立管壓力以及持液率的影響有學者利用 CFD 對段塞流進行模擬。王琳，劉旭等人[75]利用 Fluent，，動模型，基于液體體積函數(shù)法來追蹤多相界面，進而觀察嚴重段塞流特也同樣利用 CFD 進行研究，并提出了一種將三維立管系統(tǒng)轉化為二維。Makhatab[77]通過理論分析，得到一維的預測模型，分析沿管道的壓立管出口處的多相流量。比較而言，對于帶有浮筒的立管，其內(nèi)部的嚴重段塞流的影響研究較 Guo 等人[78]利用外徑為 50mm，水平長度 114m，16m 的下傾管以及 柔性管進行實驗，立管如下圖 1.2 所示，實驗研究立管內(nèi)流動參數(shù)，以間的轉換。實驗表明，隨著下傾角度的增加，從層流到間歇流的轉換需氣體折算速度。
【學位授予單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE952

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本文編號：2677063