【摘要】：海洋油氣立管系統(tǒng)是油氣開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中最薄弱的構(gòu)件之一,也是海洋石油開(kāi)發(fā)的“瓶頸”問(wèn)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(yùn)動(dòng)、VIV三大誘因作用之下,立管與管線之間可能會(huì)發(fā)生碰撞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。這不僅會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失,也會(huì)給環(huán)境造成無(wú)法挽回的惡劣影響。 立管的碰撞分析近年來(lái)成為立管設(shè)計(jì)中必不可少的一個(gè)重要部分,越來(lái)越受到工程界的關(guān)注。目前的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中大多規(guī)定在設(shè)計(jì)立管陣列時(shí)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(kāi)發(fā)向深水邁進(jìn),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(jì)成本。因此,一旦發(fā)生碰撞,哪些因素對(duì)碰撞響應(yīng)的影響最敏感,是本文將研究的問(wèn)題。以前的一些研究學(xué)者通常將立管的碰撞對(duì)象假設(shè)為剛體,而實(shí)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(duì)立管碰擾事件進(jìn)行模擬,使用顯式動(dòng)力求解器進(jìn)行計(jì)算,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論分析。 本文給出了研究立管碰擾問(wèn)題所需的基本理論和研究方法,主要包括立管碰撞的簡(jiǎn)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(wèn)題是接觸問(wèn)題,本文將介紹求解問(wèn)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(dòng)力求解器Explicit,詳細(xì)討論了顯式動(dòng)力求解器在計(jì)算立管碰撞問(wèn)題上對(duì)隱式動(dòng)力求解器的比較優(yōu)勢(shì)。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(dòng)力求解器得出結(jié)構(gòu)相應(yīng),通過(guò)設(shè)定不同的立管間碰撞角度、碰撞速度,將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(guò)將計(jì)算結(jié)果與裸管的碰撞響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比,得出橡膠涂層對(duì)立管保護(hù)作用的結(jié)論。本文還研究了幾種初始條件對(duì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：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(shí)踐證明的立管系統(tǒng)，主要有以下四種概念，見(jiàn)圖1.1。

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

圖1.4海洋立管受渦激振動(dòng)影響效果圖的頂部張力立管，相近立管動(dòng)力行為的失諧導(dǎo)致不同立管具有期間，頂部平臺(tái)的移動(dòng)和流體動(dòng)力載荷使立管產(chǎn)生大幅相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(huì)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(huì)降低立管的使用壽命，甚至?xí)＜捌接蜕a(chǎn)平臺(tái)的立管設(shè)計(jì)中，立管碰撞己經(jīng)是一個(gè)不得不考慮的西哥灣尤其突出，這是因?yàn)樵谀鞲鐬炒嬖趶?qiáng)大的回流和水下管碰撞和撞擊的設(shè)計(jì)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(méi)有出現(xiàn)破壞的于設(shè)計(jì)原則，也需要能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)在極端的海流下發(fā)生哪

【參考文獻(xiàn)】

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(guó)海洋平臺(tái);2006年01期

2 李文龍,譚家華;我國(guó)戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備船系泊系統(tǒng)安全性評(píng)估[J];中國(guó)造船;2005年02期

本文編號(hào)：2790378