深水套筒式连接器液压系统设计与仿真分析

深水套筒式连接器的安装过程主要包括连接器的粗对中和精对中、公母毂座的对接及驱动卡爪锁紧。采用开环控制方式设计了深水套筒式连接器液压系统、速度调节回路、锁紧回路以及同步回路,并利用液压仿真软件AMESim对系统进行仿真,以验证系统的合理性。仿真结果表明,深水套筒式连接器液压系统满足深水连接器的安装要求,能实现连接器的准确安装;速度调节回路能有效调节液压缸的速度,锁紧回路能实现每组液压缸在紧急停止状况下的位置锁紧,同步回路能使液压缸基本实现位置同步。     

基于ABAQUS/Explicit的深水连接器准静态分析

介绍了深水套筒式连接器的结构与工作原理。建立了有限元模型,运用Abaqus/Explicit显式准静态分析求解,从能量的角度判定模型分析的准确性,从计算结果判定该连接器的设计能否满足强度要求。显式准静态分析求解既保证了数值计算的准确性,又解决了静态分析复杂接触时严重的不收敛问题,为解决复杂接触的静力问题提供了一种方法。     

深水套筒式连接器性能测试方法研究

在对连接器工作环境、试验条件以及性能进行深入分析的基础上,提出了一整套深水套筒式连接器的测试方法,包括合格性测试、无损检测、载荷测试、工厂验收试验、扩展工厂验收试验及系统完整性试验等,对深水套筒式连接器的研究制造具有重要意义。     

1500m水深水平连接器压力帽结构及有限元分析

研制的压力帽与水平连接器安装在一起,用于水下管汇与生产设施的连接,适用于1 500m水深。介绍了该压力帽的总体结构、拆装过程、主要部件的结构和功能。设计了借助ROV在水下进行压力帽拆装的液压系统。采用有限元软件分析了压力帽的强度,满足规范要求。     

深水套筒式连接器承载能力评估方法

深水套筒式连接器作为水下生产系统的关键组成部分,长期受到多种载荷的作用,对于优化设计后的深水连接器,其承载能力的评估结果及评估方法对其安装和服役的安全性有着不可忽略的指导意义。通过对连接器进行三维建模,以连接器材料的力学特性和服役环境为设计基础,提出了其下放安装和在况服役时承载能力的评估方法。以南海荔湾某气田深水套筒式连接器为例,计算了连接器安装下放状态和在位时不同工况下的应力,得到了连接器最大碰撞速度、轴向拉力、轴向压力及最大弯矩,同时指出了不同状态下连接器上的危险部件。所得结论为连接器的水下安装和可靠性评估提供了依据。     

深水水下连接器的对比与选择

水下连接器的选择是水下生产系统设计的关键技术.把国外深水水下连接器产品分为3类,对比分析得到每一类连接器的特点和适用性.指出在水下连接器的选择中需要考虑的要点.介绍了Gemini气田水下生产系统中连接器的选择过程.     

水下连接器密封结构设计参数灵敏性分析

分析了卡爪式水下连接器密封结构的接触载荷和设计参数之间的关系,通过求解压缩量与接触载荷的理论关系方程,获得接触载荷与设计参数变量的显式表达式。以压缩量、密封面倾斜角、密封环圆弧曲率、中径高、密封环弹性模量等5个设计参数为自变量,分析参数变化对接触载荷的影响。基于正交设计方法,获得了各参数的灵敏度衡量值,并对各参数的影响大小进行排序。研究结果表明,在同一压缩量情况下,接触载荷随密封环圆弧曲率的增大而增大,随弹性模量增大而增大,但随密封面倾斜角的增大而减小,随中径高的增大在逐渐减小。相对于接触载荷,压缩量对其影响最敏感,中径高次之,最不敏感的是密封接触面倾斜角。     

深水水平连接器注水罩设计

针对深水水平套筒式连接器的特殊连接方式,以连接器的安装工具与注水罩的安装工具共用的原则,设计了卡爪式注水罩。分析了卡爪式注水罩的工作原理和安装过程,验证了卡爪式注水罩结构的合理性。对卡爪式注水罩的锁紧机构及其卡爪进行了受力分析,通过有限元计算,校核了注水罩结构的强度。结果表明:卡爪式注水罩结构合理,强度满足工程需要。     

深水垂直连接器基座结构设计与分析

根据深水垂直连接器的自身特点和操作要求,设计垂直连接器的基座结构,采用有限元软件Workbench建有限元模型,根据不同载荷工况,进行结构分析计算。通过基座结构的设计与分析,提出了垂直连接器基座结构设计的要点和基座结构的计算分析方法。     

水下管汇水平连接器结构及安装方案分析

水下连接器作为水下跨接管与水下生产设施的连接部件,是连接系统的重要组成部分。设计了2种不同的水下管汇水平连接器方案,第1种方案选用定位锥式安装方式,定位准确;第2种方案选用支撑臂式安装方式,操作快速。分析了这2种方案的结构组成和安装过程。在连接器及其安装工具、液压系统的结构方面,定位和对中功能的准确性,二次锁紧功能的可靠性等方面进行了对比。提出了改进建议。     

深水采油树井口连接器锁紧机构设计研究

分析了水下采油树的关键部件——井口连接器的功能、类型及结构.针对水深300 m、设计压力为34.5 MPa(5 000 psi)、设计温度为-18～121℃的卧式采油树,根据ISO 13628 4和API17D相应规范,在考虑井口结构、目标油田油藏特性和环境参数的基础上,设计采油树井口连接器,并对关键部件C型锁紧环所需要的液压锁紧力进行计算分析;利用ABAQUS软件对液压锁紧力进行验证和强度校核.计算结果表明:所设计的锁紧机构满足井口连接器和水下采油树的需要.     

含腐蚀缺陷的水下连接器密封圈性能分析

密封性能是水下连接器的设计难点,实现密封的核心部件是金属密封圈.为了分析腐蚀对金属密封圈密封性能的影响,利用SolidWorks建立含有腐蚀缺陷密封圈的水下连接器三维仿真模型,导入ABAQUS进行有限元分析,得到连接器在不同工况下的密封圈应力云图,进而可以得到连接器临界密封功能失效状态.只有当预紧力足够大,使得密圈接触...     

H-4连接器解锁故障分析与应对

文章对H-4水下连接器的相关知识进行较为详尽的介绍,通过对其主要功能部件——锁紧环的受力分析,揭示了连接器能够用较低控制压力对较高井眼压力实现密封的原因。通过对其另一功能部件——锁块的受力分析,揭示了连接器出现解锁故障的本质原因。结合其它理论和计算,对两个典型案例中的现象进行解析。提出H-4连接器解锁故障的应对措施、应对建议、预防措施,供相关从业者参考和借鉴。     

水下电连接器密封和环境补偿结构设计与分析

水下电连接器工作水深为1 500 m时,公头和母头插拔面临巨大的内外压力差和动密封难度大的难题。设计的插拔动密封结构,将残余海水剐蹭并隔离在前密封外,使插座充油腔始终保持密封状态;设计的环境补偿结构降低了内外压力差,从而降低插拔难度。采用厚壁圆筒结构Lame公式和畸变能理论,对水下电连接器进行危险截面计算与校核。基于ANSYS软件中的Workbench平台建立重点零件的三维网格模型。对该模型施加压力并进行仿真分析,得到形变云图和应力云图,证明该水下电连接器满足水深1 500 m工作的技术要求。     

2000m超深水水下分离器承压结构强度分析

以2 000 m超深水卧式重力分离器承压结构为研究对象,依据分离器危险工况建立了参数化精细模型,探讨了分离器强度校核方法。在静力分析确定分离器局部危险位置的基础上,在危险位置对总体应力进行分析并参照压力容器相关标准的相应限制对各当量应力进行校核,计算了分离器的结构强度;分析了手孔壁厚、接管壁厚及支座形式等结构因素对分离器整体强度的影响。分析结果表明,增大手孔及接管厚度将会减小手孔及接管处应力,但对分离器其余部分应力基本无影响;当支座采用倾斜支撑形式时会产生巨大应力导致支座破坏,但塑性流动基本不会影响筒体应力场,支座形式对筒体强度基本无影响,设计分离器支座时应优先选用竖直支撑形式。     

基于AMESim的深水连接器驱动环液压缸同步仿真

深水垂直套筒式连接器工作过程中最重要的环节是卡爪合拢锁紧密封件,而为了给密封件提供均匀分布的预紧力,3驱动环液压缸的同步运动尤显重要。为此,应用AMESim软件建立了3驱动环液压系统仿真模型,对深水垂直套筒式连接器驱动环3个液压缸进行同步仿真分析。分析结果表明,不同负载对系统同步有很明显的影响,且随着偏载差值的增大,系统同步误差增大,压力损失增大;分流集流阀对液压缸同步有明显的改善作用,消除了系统活塞杆的不稳定运动,控制了系统的流量及活塞杆的运动同步性,改善了系统的动态性能,有利于深水垂直套筒式连接器功能的实现。     

深水垂直管汇连接器样机研制

针对我国水下生产系统关键设备水下连接器被国外公司垄断的现状,以南海典型气田荔湾3-1所使用的垂直连接器作为研究对象,研制了深水垂直管汇连接器样机。该水下连接器的紧急解锁机构具备紧急解锁功能,提高设备可靠性;其导向定位装置可保证安装工具精准定位,保证二次锁紧顺利进行,提高安装效率;采用金属+非金属复合密封结构,密封性能好;小角度锥面自锁机构可在锁紧到位后保持锁紧力,安全可靠;限位机构可对锁紧机构进行机械限位,提高设备可靠性;关键部件采用耐蚀合金材料,并在其内部堆焊耐蚀镍基合金,具有很强的耐蚀性能。对垂直连接器样机进行了内压、外压、弯曲扭转、安装及密封、水池气密性等一系列试验,试验结果达到了项目预期要求。研究结果可为下一阶段水下连接器工程样机的研制和国产化提供有力的技术支持。     

深水油气开发装备及其关键力学问题

随着我国建设海洋强国战略目标的确定,开发深水油气资源的重要性和迫切性日益凸显,深水油气开发装备的核心技术亟待掌握。介绍了常用深水油气开发模式中主要装备的结构特点及功能,并分别对其在设计、制造、运输、安装过程中涉及到的关键力学问题进行了凝练,指出了我国未来海洋工程领域的发展需求和重点研究方向。该项研究成果可提升我国深水油气田开发装备的研发能力,并对我国在国际海洋工程技术上的地位提高具有一定指导意义。     

深水水下井口头系统紧锁机构分析

锁紧机构作为连接高低压井口头的重要部件,决定了深水井口头系统在多种外载条件下工作的稳定性和可靠性,对深水油气田作业安全至关重要。介绍了国内外几种典型水下高低压井口头系统及锁紧机构类型,对比分析了不同类型水下高低压井口头系统采用的锁紧机构及其锁紧原理和特点,并对Dril-Quip公司SS-15型井口头系统采用有限元进行了力学分析。结论表明,采取较大预紧力的锁紧机构,可以有效地提高低压水下井口头系统的抗疲劳能力。对深水作业时选择高低压井口头具有一定的指导意义。     

深水水平连接器液压同步控制仿真分析

为了保证深水水平连接器能够完成海底管道的连接任务,需采用4个动作同步的液压缸来驱动连接器执行对接动作。为了确保4个液压缸在进给和收缩时始终保持活塞杆的位移同步,设计了分流集流阀同步回路来控制4个液压缸的动作,并利用AMESim软件对同步回路模型进行仿真,得到了4个液压缸的位移同步曲线和流量同步曲线。仿真结果表明:采用分流集流阀进行流量控制,可以有效提高4个液压缸在有偏载情况下的同步精度。