两种导管架海洋平台的系统可靠度分析

针对近海标准导管架平台和滩海单位柱平台这两种钢质导管架平台,将其简化为空间刚架结构,计算构成导管架平台各杆件的可靠度。以传统的微分等价递归算法为基础进行系统可靠性计算,并利用分枝-约界法差别两种平台的主要失效路径。基于上述研究结果,分析了两类导管架平台的失效特征和系统可靠度指标。     

基于模型冰试验的多腿柱导管架平台结构最大冰载荷计算新方法——以渤海绥中36-1油田AII井口平台为例

针对绥中36-1油田AⅡ井口平台上部组块载荷不能满足桩基承载力安全系数规范要求的问题,在总结抗冰结构设计实践的基础上,进行了模型冰试验。基于模型冰试验结果,提出了新的多腿柱导管架平台结构最大设计冰载荷的计算方法,解决了设计冰力与实际受力之间差别过大而导致的桩基承载力安全系数不能满足规范要求的问题,对今后井口平台、综合平台基础导管架抗冰设计具有一定的参考价值。     

海洋导管架在复杂载荷作用下的动态响应

研究了海洋导管架自由振动及复杂载荷作用下的动力学行为。利用ANSYS软件建立海洋导管架平台三维模型,针对海洋导管架的结构及栽荷特点,将导管架结构离散成空间梁和板有限元单元结构,采用结构模态分析和瞬态完全法,编程计算了平台结构在波浪载荷及冰载荷作用下的动力相应,给出了其自振频率和谐响应,绘制了海洋导管架不同部位的变形随载荷参数变化的特性曲线。结果表明,由于海洋导管架所处工作环境特殊,对其进行静动态校核,甚至疲劳分析是非常必要的。     

导管架平台冰激振动响应分析

根据导管架平台的结构特点，建立了导管架平台有限元模型。对其进行模态分析，获得前3阶固有频率和模态振型，计算结果与实测结果相符合，表明导管架平台的有限元模型是准确的。在此基础上，对导管架平台施加风、海流静载荷及动冰载荷，进行导管架平台的动力响应分析，获得了导管架平台各个关键点的位移和加速度响应曲线。     

随机波浪载荷作用下ETMD减振系统对导管架平台振动控制的仿真研究

以在役WZ12-1平台为原型建立导管架平台的有限元模型,将沿导管架桩腿分布的载荷转化为等效节点力进行加载,将桩基的作用用弹簧-阻尼单元模拟,忽略导管架附连水质量的影响进行有限元分析。通过构造ETMD减振系统,设置合适的系统参数,分析了随机波浪载荷作用下有、无ETMD减振系统时导管架平台的振动情况。结果表明,ETMD减振系统能够有效控制随机波浪载荷作用下导管架平台的振动。     

有杆采油导管架平台的安全性

基于结构极限工作状态和累积损伤理论,建立导管架平台增加载荷的安全评价标准。针对导管架式固定平台,建立海洋环境-有杆采油联合作用下的海洋平台力学模型。以LD某导管架平台为例,选用五十年一遇极值海洋环境载荷,基于安全准则得到目标平台加载阈值。按有杆采油的设计额定载荷,载荷加载后该平台的安全因数与加载前相比降低不超过3%,由此可见相似结构的导管架平台具有足够的结构强度承受有杆举升工艺所产生的附加载荷。     

导管架平台结构动力优化设计

为减轻导管架平台的质量,降低制造费用,对导管架平台进行了结构动力优化,其目标是寻找一组最优的圆钢管的外径和壁厚,使得整个导管架结构的质量最小.在建立了优化模型后,利用零阶法,以动冰载荷作为主要的环境载荷,对导管架平台进行结构动力优化,经过多次迭代计算,获得了显著的优化效果,使导管架的质量下降了22.55%,同时也表明了优化方法的有效性.此方法对于导管架平台结构设计有一定的参考价值.     

超强台风下导管架平台结构弹塑性分析

针对超强台风引起的导管架平台甲板上浪载荷,基于三线性上浪载荷时间历程,采用API模型与Stokes 5 th波理论建立了上浪载荷计算方法与流程。在此基础上,应用静力推覆分析方法考察了不同上浪高度下导管架平台结构承载能力与失效模式的变化规律,利用动力弹塑性分析方法探讨上浪高度对导管架平台结构动态特性的影响,结果表明:上浪载荷导致导管架平台极限承载能力降低,当上浪达到一定高度时,平台失效模式由桩基失效演变为导管架顶部失效;平台在弹性和塑性阶段均存在一定程度的动力放大效应,且塑性响应阶段的动力放大效应更加显著。本文研究成果可为我国深水导管架平台的安全评估与优化设计提供参考。     

JZ20—2MUQ型导管架平台相似模型设计研究

导管架平台是一种用于海洋石油开发的固定式平台,在我国渤海、南海的石油开采中发挥着重要作用。由于导管架平台结构庞大,在研究其性能的试验中多以导管架相似模型替代。介绍了基于相似定理量纲分析法的导管架平台相似模型设计全过程,分析了应用相似定理设计相似模型时应注意的问题。根据相似理论的推导计算结果,以JZ20-2MUQ型导管架平台为原型,加工制造了比例为1：50的导管架平台相似模型,为应用模拟试验结果来指导工程设计奠定了基础。     

水平载荷下群桩效应对导管架平台结构计算的影响

考虑群桩效应,分析了导管架平台在水平载荷作用下桩土间相互作用的计算原理。在AN-SYS软件中结合p-y曲线法,对某导管架平台分别建立了考虑和不考虑群桩效应的非线性有限元模型,以及泥面下6倍桩径处加固支的简化模型。通过对比3者的计算结果,得出群桩效应影响导管架平台结构计算的有关结论。     

浅水固定式平台大直径钢桩基础应用研究

海上固定平台一般采用导管架+桩基的结构形式来适应300 m以内水深的环境,导管架的桁架结构的刚度在顺应此水深范围内的环境荷载、节省材料等方面具有很大的优势,但是导管架的建造工艺、安装工序较复杂,成本较高。对于水深较浅的情况,海洋环境荷载要求较低,结构基础绝对高度也较低,不需要考虑利用结构柔性传递释放荷载,因此对于浅水固定式平台提出取消导管架、采用大直径钢桩基础的方案,大直径钢桩直接伸出水面作为上部组块的基础。以乌石项目海域工程为背景,对采用超大直径钢桩基础替代传统的导管架基础进行了计算分析,证明了超大直径钢桩基础在技术上可以满足浅水固定平台的需要,在安全性、经济性方面优于传统导管架形式的浅水固定平台。取消导管架可减少导管架建造和海上安装环节,简化建造和安装工艺,降低工程风险,大幅度降低建造和安装成本。     

导管架式海洋平台全寿命极限承载力计算研究

对平台在全寿命期内,计及材料腐蚀、疲劳裂纹等结构损伤因素及其随机特性,基于固定式平台结构基底极限抗剪切能力计算方法,发展了一种平台全寿命期极限承载力计算方法。并以一位于墨西哥湾海域处八桩腿导管架平台为例,进行了平台全寿命期内动态承载力计算,同时考虑其随机分布的特性,进行了统计分析,得到平台在每个瞬时服役期内的极限承载力统计量随服役年限的变化规律。     

深水导管架平台抗台风极限承载能力

针对台风引起的甲板上浪问题,采用API模型与Stokes 5th波原理确立上浪载荷计算方法与流程,基于Pushover分析原理,提出广义储备强度系数GRSR以用于服役平台环境条件改变时的承载能力评估。在此基础上,以某深水导管架平台为研究对象,考虑固支与桩-土非线性作用两种边界约束,计算得到平台设计载荷下端向、斜向与侧向3种方向的承载能力曲线与塑性应变分布,并对其极限承载能力与失效模式的内在关系进行深入探讨;进一步考虑甲板上浪载荷作用对平台进行推覆分析,研究不同上浪高度下平台极限承载与失效模式。结果表明,上浪载荷导致平台极限承载能力降低,当上浪高度达到一定值时,平台塑性区集中于导管架顶部,主控失效模式演变为上部组块侧翻倒塌,这与台风后观察到的平台失效模式一致。研究成果可为中国深水导管架平台抗台风工程提供参考。     

构件不同直线度对导管架平台极限承载力的影响

针对传统导管架平台在进行极限承载力分析时未考虑构件直线度缺陷对结果的影响问题,采用非线性逐步倒塌的分析方法研究构件不同直线度对导管架平台极限承载力的影响。根据直线度公式建立不同构件直线度导管架平台有限元模型,考虑导管架平台环境载荷作用,采用非线性倒塌分析方法计算导管架平台极限承载力。结果表明,导管架平台在45°方向强度储备能力最差,构件不直度使其极限承载力严重退化。     

导管架平台应变监测传感器优化布置

针对导管架平台应变传感器无法覆盖所有结构关键位置的现状,提出一种基于结构多尺度模拟的应变传感器优化布置方法.利用管单元和梁单元建立导管架平台宏观有限元模型,并基于静力分析确定结构的关键区域.建立关键区域的三维实体有限元模型,采用多点约束方法进行梁单元与实体单元的耦合,完成结构多尺度建模.对多尺度模型进行力学分析,确定应...     

CB244单井采油平台整体结构计算分析

建立了CB244单井采油平台的有限元计算模型,根据平台所在海域海洋环境条件及应具有抵御50a一遇海况的要求,考虑了4种载荷组合工况;对计算模型施加载荷,应用国际通用的结构分析软件Super SAP93对结构的整体位移、强度和稳定性进行了计算分析。所采用的分析计算方法对于同类平台的设计有一定的参考价值。     

海洋平台结构单重及优化

以固定式导管架中心平台组块结构单重的统计数据出发,通过数值分析方法,给出2种组块结构中影响结构单重的因素,从杆件截面与承载能力对应关系、杆件应力水平和结构整体方案等3个方面对组块结构轻量化进行分析和论证,提出海洋平台组块结构重量优化的几种途径,推荐焊接H型钢截面及焊接结构钢管的尺寸选择范围供海洋平台设计者参考。     

双层分采井管柱受压变形对策研究

针对双层分采井坐封时管柱易受压弯曲,且坐封载荷越大管柱变形越严重这一特点,提出通过控制井口管串预留高度来控制坐封载荷,是避免管柱过度弯曲的一种有效方法,并给出了计算井口管串预留高度的具体方法;为减缓中和点以下管柱受压变形,采用油管补偿器,以补偿油管的压缩量,减缓油管蠕动和偏磨.该方法通过在长庆油田耿83长x和长y试验区应用,坐封载荷合理,有效控制了管柱的变形.目前试验井生产正常,油井免修期均超过一年.     

浮式钻井平台钻具卡点深度计算分析

自升式平台的转盘面相对井眼是固定不变的,而浮式平台受风浪潮涌等影响,相对并筒上下浮动,尤其是在钻具卡钻时超拉或钻具下压相当于平台载荷瞬间改变,平台会上下起伏,这样在超拉计算卡点时测量钻柱伸长量和实际卡点深度相差甚远。为了消除因平台上下浮动的影响,根据物理学原理详细阐述了浮式平台卡点深度超拉计算方法。此方法能较准确的计算出浮式平台卡钻时钻柱卡点,在计算卡点深度上有很好的借鉴意义。