基于光纤光栅传感器的细长柔性立管涡激振动响应实验

涡激振动是导致深海柔性立管发生疲劳破坏的重要因素。利用光纤光栅传感器进行了细长柔性立管涡激振动响应实验,并结合部分实验结果对应变信号的时间变化、应变频谱、位移时间历程及位移均方根的空间分布进行了分析,得出了细长柔性立管模型在均匀流作用下的一些重要涡激振动响应特性,可为今后进一步的研究工作提供参考。     

剪切流中立管的涡激振动响应预报

针对钢悬链式深海立管的特点,采用简化后的振动模型,结合圆柱体的受迫振荡实验数据,建立了深海立管在剪切流来流中的涡激振动响应分析模型。被激起的各阶模态的响应位移可通过平衡立管升力的输入能量和阻尼的耗散能量计算得到。计算结果与涡激振动专用分析软件计算结果进行了对比,吻合良好。     

深海柔性立管涡激振动经验模型建立及应用

本文在借鉴以往研究成果的基础上,建立了能够预报深海柔性立管涡激振动的经验模型并独立开发了相应的计算程序。经与SHEAR7计算结果验证表明,经验模型准确可靠,可用于深海柔性立管涡激振动响应的分析、预测。并利用数学模型和计算程序,研究了立管结构顶部张力、水流速度、立管内外径以及管壁厚度等因素对深海柔性立管涡激振动动力响应特征的影响。     

深水细长柔性立管涡激振动响应形式判定参数研究

利用有限元数值模拟方法研究了深水细长柔性立管在正弦形式涡激升力作用下的动响应,并通过量纲分析结合函数拟合方式给出了判定立管涡激振动响应形式的无量纲参数的表达式和临界值,该参数与系统阻尼(包括流体阻尼和结构阻尼)、结构模态阶数及结构长度等有关。在实际海洋工程中,当设计或监测人员在预测立管的涡激振动响应时,可以先利用本文方法判定振动响应形式,然后根据响应形式选择合适的预报模型。     

基于光学测量方法的柔性圆柱涡激振动响应试验

通过水槽试验研究在均匀流作用下细长柔性圆柱涡激振动的动力响应。采用一种新的光学测量方法直接测量圆柱的振动位移。分析在不同张力和约化速度下圆柱的振动位移、频谱、控制频率和运动轨迹的响应特性,得到在不同张力下完整的涡激振动锁定区间,初始分支、上端分支和下端分支等响应状态,圆柱涡激振动的锁定机制,以及张力的影响作用。     

剪切流作用下隔水管涡激振动响应机理

开展剪切流作用下隔水管涡激振动实验,分析剪切流作用下隔水管涡激振动特征参数及振动响应机理。实验中基于光纤光栅传感器测试技术采集剪切流作用下隔水管在流向和横向的涡激振动响应,实验数据处理时消除了实测信号中隔水管轴向预张力的影响并采用模态分析法求取隔水管位移响应。实验数据分析表明,剪切流作用下:隔水管不同位置处同一方向涡激振动响应频率一致;涡激振动锁定现象发生在涡泄频率对应的最大阶次固有频率附近且涡激振动受该阶次固有频率主导;受模态竞争的影响,剪切流涡激振动呈现多频响应形式;隔水管在流向的主导频率是横向主导频率的2倍;受相位角影响,实验中隔水管单个振动周期的运动轨迹呈扁斜"8"字形,多个轨迹重叠后呈"新月"形。图8表1参27     

涡激振动抑制装置海上试验研究

采用涡激振动抑制装置是降低深水立管涡激振动响应,保证立管安全运行的有效措施之一。根据涡激振动抑制装置特点和深水海洋环境条件,提出了深水立管涡激振动抑制装置海上试验方案、样管尺寸、试验船舶机具及布置,并通过数值分析确定了拖曳速度、悬挂重物重量、拖曳钢缆等试验参数,对立管长度、外径及壁厚进行了校核。深水立管涡激振动抑制装置海上试验在我国东海海域已顺利实施,取得了满意的试验结果,抑制装置的抑制效率最高达到了89.1%。     

考虑顺流向和横流向耦合作用的海洋立管涡激振动响应特性

海洋立管的涡激振动是导致海洋油气井事故的主要因素。笔者采用Hamilton变分原理考虑海洋立管内部流体和管外海洋环境载荷的联合作用下，建立了立管横流向和顺流向耦合振动模型，采用尾流振子模型模拟流体对大长径比立管横向和顺流向的涡激力。借助Newmark-β和4阶Runge-Kutta耦合迭代法，求解立管振动和涡激力计算模型，与现有文献实验数据结果对比验证了模型的有效性。在此基础上，系统地分析了不同均匀流和顶张力情况下立管横流向和顺流向涡激振动响应的特性。结果表明，横流向振动在剪切流和均匀流中都具有频率锁定效应，顺流向振动表现为均匀流中的频率锁定效应和剪切流中的多频效应；在高流速下，需同时重视顺流向和横流向的涡激振动影响。     

尾流干涉下立管涡激振动试验研究

为探究立管在不同排列方式下的响应特性随来流速度的变化关系,对比分析了不同工况下流动干涉效应,采用模型试验的方法对刚性立管模型和柔性立管模型的涡激振动问题进行了系统研究.选取不同材质的立管模型模拟实际工程中的柔性立管与刚性立管,采用不同测试原理的采集仪器获取立管模型的振动响应信息,确保试验数据的准确性.研究结果表明:刚性...     

立管涡激振动的离散涡数值模拟

通过离散涡方法求解立管所受涡激升力,并与立管动力响应方程相耦合来对涡激振动问题进行时域内的数值模拟。通过在均匀来流和剪切来流下的模拟,所得的结论与其他文献中的结论比较吻合,较好地揭示了立管涡激振动的特征。     

速度梯度对立管涡激振动疲劳损伤影响分析

将钢悬链式立管SCR(Steel Catenary Riser)简化为索模型,首先对立管进行了模态分析,并通过模态叠加法计算了涡激振动响应。然后基于瑞利分布,对立管进行了疲劳损伤分析,得到了立管的年疲劳损伤率。以1 500 m水深Spar平台相连接的钢悬链式立管为例,通过改变剪切流的来流梯度来研究其对疲劳损伤产生的影响。计算结果表明,立管最大疲劳损伤通常出现在边界区域,并且随着来流速度梯度的减小,立管的能量激励区域增大,疲劳损伤也随之变大。     

浮力块对深水钻井隔水管主要性能的影响

采用ABAQUS软件对带浮力块的深水钻井隔水管的静态性能进行了分析,定量分析了浮力块直径和长度对隔水管的弯曲应力、横向变形、底部柔性接头转角和等效应力的影响;采用Shear7软件对裸隔水管、浮力块交错分布隔水管和全浮力块隔水管的涡激振动性能进行了分析,定量分析了不同浮力块分布方案下隔水管的固有频率、均方根位移、均方根应力响应以及疲劳损伤。通过增加浮力块的直径和长度增加隔水管的浮力,有助于改善隔水管的各种静态性能,降低对顶张力的要求,但是在下部安装浮力块对隔水管的悬挂、安装及回收不利,因此需要综合考虑。全浮力块分布方案会造成隔水管水动力外径增大,外部流体对隔水管的输入能量会大幅度提高,从而导致隔水管疲劳损伤进一步增加;浮力块交错分布方案可降低隔水管的疲劳损伤,但位移响应偏大;综合考虑推荐采取浮力块交错布置方案。     

LNG储罐冷却过程中BOG回收量探讨

液化天然气汽车(LNGV)用于城市小轿车时,因夜间停驶或较长时间停运时,储罐内LNG的蒸发可能迫使燃料储存系统安全阀开启放气,增加小型LNGV的安全环境风险。结合LNGV燃料储存系统的主要特点,开展了低温低压下甲烷在高表面炭质吸附剂(SYJ-2)上的吸附性能研究。结果表明,在温度238～161K,压力1.5MPa下,吸附剂对甲烷的吸附量为0.16～0.3g/g,即82～153mL/mL。吸附天然气(ANG)可望用于LNGV燃料储存系统,以增加LNGV燃料储存系统的安全性。     

深水钻井隔水管涡激振动特性的数值模拟研究

深水钻井隔水管作为深水油气开发的关键部件必然面临涡激振动及其疲劳损坏这一重大安全问题,正受到广泛关注。基于精细流场模拟并耦合结构动力响应的流固耦合方法是准确分析隔水管涡激振动特性的必然趋势。文中总结了"十一五"期间和正在进行的"十二五"课题在数值模拟方面的部分研究成果,针对简化的和实际尺寸的隔水管所涉及的涡激振动问题,提出高精度流固耦合分析技术,建立了隔水管涡激振动分析可靠的物理模型、数学模型和数值模拟方法。通过对比实验验证了模型的可靠性。基于简化和实际情况下(海况、结构、尺寸等)钻井隔水管涡激振动进行了大量的数值模拟研究,给出了高雷诺数下具有实际海况的几种典型洋流条件,如剪切流、亚临界和临界流条件下实际尺寸隔水管的涡激振动特性,以及顶部张力控制隔水管涡激振动的效果。     

河南油田MD膜剂与聚合物复配技术提高采收率实验研究

介绍了聚合物和MD（分子沉积）膜剂筛选方法和主要指标,考察了MD膜剂与聚合物复配液对体系粘度、稳定性及驱油率的影响。结果表明,聚合物HPAM1与MD-3膜剂常温复配后粘度基本保持不变;聚合物HPAM1浓度1700mg／L与MD-3膜剂浓度1000mg／L复配液经85℃老化90d后,复配液体系粘度仍达58．1mPa·s,说明体系热稳定性好;MD-3膜剂浓度1000mg／L与聚合物HPAM1浓度1700mg／L复配液室内岩芯驱油实验结果表明,驱油率达到22．6％,高于相同浓度单纯MD-3膜剂驱、单纯聚合物HPAM1驱及其他复配浓度的驱油效率。     

极端海况下单点锚系及柔性立管海底湿存和临时悬挂模拟分析

针对锚系更换项目中柔性立管及锚系的海底湿存及安装过程柔性立管临时悬挂工作，采用有限元软件，考虑船舶运动响应、锚系分段及柔性立管的力学特征、波浪和海流的影响，进行百年一遇台风海况条件下的数值模拟分析。模拟分析论证柔性立管在锚系中的海底湿存及临时悬挂方案的可行性，确定柔性立管临时悬挂过程中的受力问题，并确定柔性立管悬挂索具长度和强度。模拟分析方法及结果可对海上锚系更换施工提供指导，对类似工程项目具有参考意义。     

泡沫浮选分离法去除废水中Cr（Ⅵ）的应用研究

采用离子泡沫浮选和吸附胶体浮选分离法处理含Cr（Ⅵ）废水。结果表明,对浓度为10mg／L的含Cr（Ⅵ）模拟废水,分别用Fe（OH）,作絮凝剂和阳离子表面活性剂CTAC作捕捉剂,pH为6-10,鼓气10min的条件下,Cr（Ⅵ）去除率分别达41．4％和50．1％。     

3种重要的油气资源评价方法及应用对比

"中国石油第四次油气资源评价"和"全球油气资源评价与利用研究"两个中国石油天然气股份有限公司重大专项刚刚启动,要求统一评价方法,实现评价结果与国际接轨。为了项目能够更好地开展,有必要解剖重要的油气资源评价方法,对比它们的应用特点。介绍了简单帕内托分布模型(SP)、左偏右截帕内托分布模型(STP)和对数正态发现过程模型(LDP)的研究进展及各自的特点。提出了有效的关键参数研究方法,即用迭代法确定SP分布模型中的最大油藏、油藏分布形态等关键参数,用最小二乘法求取STP分布模型中的油藏中位数、标准方差和油藏分布形态等关键参数。例举SP分布模型、STP分布模型和LDP模型的应用过程,总结出它们的适用范围,对比它们在预测最大油藏(S)、油藏个数(N)和总资源规模(R)三方面的结果,得出:在勘探程度较高、资料达到模型要求时,STP分布模型预测效果最好;在勘探程度较低、资料较少时,SP分布模型具有优势;LDP模型应用范围较宽,在中高勘探程度地区应用有优势。SP分布模型预测的油藏个数偏多,STP分布模型预测的最大油藏比较合理,LDP模型预测的总资源规模和油藏个数效果较好,预测的最大油藏误差较大。