不同类型水下生产控制系统设备可靠性对比分析

为了给海上油气田开发方案的制定提供参考依据,有必要对比分析不同类型水下生产控制系统设备的可靠性。以直接液压控制系统、先导液压控制系统、复合电液控制系统为研究对象,分析三种不同类型水下生产控制系统的结构组成及功能特点,采用可靠性框图方法建立了三种不同类型水下生产控制系统设备的可靠性模型,并根据设备或部件的串并联关系计算了三种类型的水下生产控制系统设备的可靠度。分析结果表明:直接液压控制系统中液压控制板的可靠度最低,先导液压控制系统中SCM的可靠度最低,复合电液控制系统中MCS的可靠度最低;复合电液控制系统可靠度最低,直接液压控制系统可靠度最高。因此,应针对薄弱环节进行性能改进,提高水下生产控制系统的可靠性,并在满足系统响应速度、水下生产系统布局等要求的前提下,优先选择可靠性高的水下生产控制系统。     

直接电加热过程海底管道热力学特性研究

针对直接电加热引起的海底管道热力学问题,以管道停输工况为例,采用有限元软件ABAQUS建立海底管道稳态传热有限元模型,在此基础上,基于管土相互作用建立海底管道整体有限元模型,开展海底管道整体热应力与热屈曲分析。研究结果表明:在直接电加热过程中,半埋管道的温度略高于悬跨管道;直接电加热会增加管道的整体应力水平,但远小于管道屈服应力;当初始缺陷过大时,管道会在直接电加热过程中产生热屈曲现象。     

直接电加热过程含缺陷海底管道强度评价

直接电加热技术通过在管壁两端施加交流电向管道内输送热量,保持管内流体具有较高的温度,可有效地预防管道产生的冷凝现象。为保障直接电加热过程中海底管道的安全性,采用有限元软件ABAQUS对直接电加热过程中含缺陷管道进行了应力分析与强度评价,并分析了缺陷长度、宽度、深度以及温度对管道剩余强度的影响。分析结果表明:当缺陷大小一致时,相比环向缺陷,存在轴向缺陷管道的应力水平更大;缺陷深度的增加导致管道剩余强度有明显下降,缺陷长度在20～100 mm时,缺陷长度的增加导致管道剩余强度有明显下降,缺陷宽度对管道剩余强度的影响不明显;温度每升高30℃,管道剩余强度下降9. 5%～28. 9%。所得结论可为保障海底管道在直接电加热过程中的安全运行提供理论支持。     

钻井隔水管动力响应及疲劳损伤分析

钻井隔水管受到环境载荷循环作用,属于动态疲劳敏感结构,其疲劳性能分析成为隔水管设计的难题。对不同海洋环境载荷下的钻井隔水管进行时域非线性动力分析,采用雨流计数法、S-N曲线和Miner线性累计损伤准则建立钻井隔水管的疲劳损伤模型,重点研究了环境参数、隔水管几何尺寸和作业参数对钻井隔水管疲劳损伤的影响规律,并对影响钻井隔水管疲劳损伤的因素进行参数敏感性分析。分析结果表明,海床附近的钻井隔水管疲劳损伤随着土体刚度的增大而减小;适当增大钻井隔水管壁厚可以有效地抑制疲劳损伤;焊接偏心距的增大会明显加重钻井隔水管的疲劳损伤。该项研究结果为钻井隔水管设计和施工操作提供了理论依据。