半潛式平臺(tái)生產(chǎn)立管系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油、天然氣需求日益增漲，開發(fā)深海油氣資源可緩解我國(guó)緊張的能源局勢(shì)。海洋立管作為深海油氣資源開發(fā)系統(tǒng)的重要組成部分，是深海油氣田開發(fā)必不可少的工程裝備。深水鋼懸鏈立管是深海半潛式濕式采油樹平臺(tái)的首選立管形式，為了確保其作業(yè)安全性和完整性，對(duì)其進(jìn)行包括強(qiáng)度分析和疲勞分析在內(nèi)的設(shè)計(jì)分析工作是非常有必要的。目前對(duì)于鋼懸鏈立管設(shè)計(jì)分析的研究已有很多，也形成了許多成熟的理論和技術(shù)，但是依然存在一些問題需要進(jìn)一步研究，其中立管整

2、體設(shè)計(jì)分析中管土相互作用的模擬以及斜坡上躺底管段的穩(wěn)定性和立管強(qiáng)度是比較關(guān)鍵的兩個(gè)問題。
　　本文基于非線性管土相互作用分析模型，通過C++語(yǔ)言編寫Orcaflex軟件外部程序?qū)崿F(xiàn)非線性管土相互作用在立管整體時(shí)域分析中的模擬，結(jié)合已有的立管時(shí)域分析程序，探討線性、非線性海床模型對(duì)立管觸地段應(yīng)變、應(yīng)力等力學(xué)特性的影響。結(jié)果顯示，非線性管土相互作用時(shí)域模擬程序充分考慮了由于立管循環(huán)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的土體剛度退化、溝渠的形成、土體吸力、被動(dòng)土壤

3、阻力和溝渠側(cè)壁作用力的影響，可較為真實(shí)地模擬立管觸地段與海床的相互作用，獲得更為準(zhǔn)確的立管時(shí)域動(dòng)力響應(yīng)結(jié)果。
　　在此基礎(chǔ)上，探究了不同土體參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)立管整體強(qiáng)度分析和疲勞分析的影響規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)：土體剛度參數(shù)值的改變對(duì)立管觸地段的強(qiáng)度和疲勞特性影響較大，剪切強(qiáng)度和土吸力參數(shù)值的改變對(duì)強(qiáng)度的影響較小而對(duì)疲勞的影響較大；立管壁厚、懸掛角這兩個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的改變將影響立管整體強(qiáng)度和疲勞損傷，壁厚和懸掛角的增加對(duì)立管強(qiáng)度和疲勞有利。<

4、br>　　除此之外，本文應(yīng)用改進(jìn)的非線性管土相互作用時(shí)域模擬程序，對(duì)躺底管段在斜坡上的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行動(dòng)態(tài)時(shí)域分析，并分別針對(duì)橫向斜坡和縱向斜坡，研究不同斜坡傾角、土體強(qiáng)度和立管尺寸對(duì)立管強(qiáng)度和躺底管段穩(wěn)定性的影響規(guī)律，分析發(fā)現(xiàn)：不管是橫向斜坡還是縱向斜坡，斜坡傾角的增加，均導(dǎo)致立管的等效應(yīng)力、橫向位移、有效張力值的增大；土體強(qiáng)度對(duì)躺底管段穩(wěn)定性的影響較大；立管壁厚增加、管徑減小將對(duì)改善立管強(qiáng)度和躺底管段穩(wěn)定性有益。
　　本文為鋼