隨著海洋科學技術的快速發(fā)展,各國海洋油氣勘探開發(fā)區(qū)域由近岸淺海逐漸向更深的海域拓展和輻射。根據(jù)開采和輸送工藝的要求,用于輸送油氣的海底管道需要承受高溫高壓的作用,高溫油氣熱載荷和管內油氣壓力、管外海水靜壓力給管道帶來了顯著的附加軸力。其中過大的軸力易導致海底管道發(fā)生屈曲失效,甚至導致油氣泄漏,給海洋生態(tài)環(huán)境造成污染,嚴重威脅海洋生物及人類的生存。為此,保障海底管道在設計壽命期間結構的整體穩(wěn)定性成為海洋工程設計中的一個關鍵共性技術問題。因此,研究海底管道熱屈曲失效行為對其鋪設、安全運行和維護具有重要意義。論文首先基于能量守恒推導了海底直管垂向屈曲的臨界載荷,并基于Hobbs經典理論解對開發(fā)的理論模型進行了可靠性驗證,另外分析了庫倫摩擦系數(shù)和屈曲波形對管道橫向熱屈曲行為的影響。其次,論文采用彈簧單元建立了分布浮力式海底管道熱屈曲數(shù)值模型,對浮力塊的作用長度和浮力系數(shù)進行了影響性分析。研究表明:增大浮力塊的作用長度可以減小管道屈曲變形的應力水平,但這個方法僅在浮力塊的作用長度小于幾何缺陷長度時適用。然后,基于能量守恒推導了軟土海床含點支撐缺陷海底管道垂向屈曲的臨界溫升理論解,研究了海床土壤抗... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 海底管道的熱屈曲類型
    1.3 海底管道熱屈曲研究現(xiàn)狀
        1.3.1 理論研究
        1.3.2 試驗研究
        1.3.3 數(shù)值研究
    1.4 海底管道抗熱屈曲措施
    1.5 課題提出與研究內容
        1.5.1 問題分析
        1.5.2 研究內容
        1.5.3 研究路線
2 海底直管垂向和橫向屈曲行為研究
    2.1 海底管道軸向載荷
    2.2 海底直管垂向和橫向屈曲Hobbs解
        2.2.1 海底直管垂向屈曲Hobbs解
        2.2.2 海底直管橫向屈曲Hobbs解
    2.3 剛性海床直管垂向屈曲能量解法
    2.4 結果分析與討論
        2.4.1 垂向屈曲問題分析與討論
        2.4.2 橫向屈曲問題分析與討論
    2.5 本章小結
3 分布浮力式海底裸置管道熱屈曲研究
    3.1 管土作用模型
    3.2 海底管道熱屈曲數(shù)值分析過程
        3.2.1 缺陷引入方式
        3.2.2 管道模型長度
    3.3 熱屈曲試驗與數(shù)值結果對比驗證
    3.4 分布浮力式海底管道橫向屈曲特征
        3.4.1 管長和材料非線性影響性分析
        3.4.2 浮力塊的影響性分析
    3.5 本章小結
4 軟土海床含點支撐缺陷海底管道垂向屈曲研究
    4.1 點支撐缺陷波形
    4.2 軟土海床臨界溫升理論推導
    4.3 結果驗證與分析
        4.3.1 理論解驗證性分析
        4.3.2 海床土壤抗力系數(shù)的影響
        4.3.3 支撐高度的影響及跳躍現(xiàn)象成因
    4.4 本章小結
5 含初始幾何缺陷海底管道橫向屈曲研究
    5.1 初始對稱幾何缺陷波形
    5.2 有限元建模
    5.3 結果分析與討論
        5.3.1 數(shù)值模型驗證性分析
        5.3.2 含標準缺陷管道橫向屈曲行為
        5.3.3 缺陷類型對臨界溫升影響分析
    5.4 臨界溫升公式擬合及應用
        5.4.1 臨界溫升公式擬合
        5.4.2 臨界溫升公式應用
    5.5 本章小結
結論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]提油作業(yè)送油管環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題與解決方法[J]. 溫貴富.  航海技術. 2019(02)
[2]大港沿海灘涂區(qū)油田建設配套技術與應用[J]. 趙賢正,周立宏,劉文鈺,李健,付滿清,周明信,王建富.  石油學報. 2019(03)
[3]美國海洋戰(zhàn)略及其啟示[J]. 趙露,陳寧.  國土資源情報. 2018(12)
[4]船舶動力裝置狀態(tài)參數(shù)動態(tài)閾值方法[J]. 姜興家,張鵬,孫曉磊,孫培廷,張躍文.  大連海事大學學報. 2018(04)
[5]新時代視域下泛南海經濟圈建設研究[J]. 劉靜暖,吳清燕.  海南熱帶海洋學院學報. 2018(05)
[6]早期世界海洋鉆井裝備小史[J]. 伊然.  石油知識. 2018(05)
[7]高溫高壓管道懸跨段豎向屈曲數(shù)值模擬研究[J]. 楊建國,陳志華,張澤超,王哲,陳坤.  天津大學學報(自然科學與工程技術版). 2018(S1)
[8]后石油時代石油企業(yè)轉型發(fā)展策略[J]. 胡文瑞.  石油科技論壇. 2018(03)
[9]中美海洋經濟對標研究及我國發(fā)展海洋經濟的對策建議[J]. 嚴小軍.  浙江海洋大學學報(人文科學版). 2018(02)
[10]橢圓度-凹坑雙缺陷海底管道局部屈曲特性研究[J]. 薛陸豐,余楊,余建星,徐立新,高靜坤,劉浩.  海洋工程. 2018(02)

博士論文
[1]海底管道熱屈曲及管土相互作用研究[D]. 施若葦.浙江大學 2014
[2]高溫/高壓海底管道橫向熱屈曲機理及控制措施研究[D]. 劉羽霄.大連理工大學 2010
[3]高溫海底管道溫度應力計算與屈曲模擬研究[D]. 趙天奉.大連理工大學 2008

碩士論文
[1]近期國際原油價格波動的影響因素及預測研究[D]. 田天珺.江西財經大學 2018
[2]海底管道鋪設過程全耦合分析[D]. 張榕恬.大連理工大學 2018
[3]海底油氣管道失效后果分析研究[D]. 許嘉朝.西安建筑科技大學 2017
[4]復合材料海洋立管屈曲和止屈研究[D]. 陳傳杰.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[5]海底管道的失效及可靠度分析[D]. 郭經緯.大連理工大學 2016
[6]管土耦合作用下高溫高壓海底管道屈曲數(shù)值分析[D]. 劉鵬.西南石油大學 2014



本文編號：3314921