深水水下管汇设计研究

水下管汇作为一种典型的水下生产设备,设计时需要考虑环境、安装、检查、维护和生产等工况要求,确保在寿命期内能安全、可靠和稳定地运行。因此,对水下管汇的总体布置、结构、管线和控制系统等4个方面进行研究,确定了相应的设计原则及方法。根据设计原则和方法,设计了一种深水水下管汇,并试制了原理样机。该设计原则和方法可以为水下管汇和其他水下设备的工程设计提供参考。     

水下海洋工程管汇管道应力分析研究

随着全球经济的快速发展,各项能源的需求量剧增。目前全球范围内运用最广泛的能源是化石能源,包括石油和天然气。随着石油化工技术的发展,各国家各大石油公司都将目光投向了海洋。海底蕴含着丰富的石油、天然气资源。我国近年来海洋石油开采技术不断发展完善,但与国外先进技术相比还存在较大差距,特别是在水下控制系统和生产系统设计、管道设施的安装等方面,都还存在不少问题。水下设备大多数都要用到水下管道。水下管道承担着水下连通、油气输送等任务。针对水下管道的应力研究分析,可以有效地提升水下设备的研发工作,保证海洋工程水下控制系统和生产系统的正常运转。     

深水水下管汇的结构设计概述

以南海某油气田的深水水下管汇为例,结合管汇的功能需求、结构组成、结构计算等,对深水水下管汇的结构设计进行了概述。     

荔湾3-1气田深水水下管汇总体设计技术研究

水下管汇是最常用和重要的水下设施之一,本文具体针对南海深水气田荔湾3-1西区管汇的工程实例,从管汇基础、框架结构、管汇连接系统、内部管道系统和总体布置方面对深水水下管汇的总体设计技术研究进行了总结,并结合项目条件对西区管汇的设计方案,操作策略进行了研究和三维模拟,验证了荔湾气田西区管汇总体布局的ROV可操作性和设计合理性。该文的成果对于开展深水水下系统设施共性技术的研究具有重要的指导意义。     

水下悬浮管汇总体布局及设计方案

水下管汇作为一种典型的水下生产设备,在经济性和效率上具有一定的优势,因此被广泛应用于深水油气田开发中。传统的水下管汇在安装和回收方面存在着不足之处。优化传统水下管汇结构,增加浮筒结构,去除底座和吸力锚,提出一种能够悬浮在距离海床一定高度的内悬浮式管汇。设计2种总体布局方案,对比优选出整体布局形式,并在此基础上进行浮筒位置的比较与优化,得到了水下悬浮管汇位置优化总体方案。用Ocerflex对所选方案进行数值模拟,证明在输送不同密度油气以及浮筒破损1层的情况下,悬浮管汇仍然具有一定的稳定性。     

水下管汇阻力系数和附加质量系数的CFD计算

深水管汇下放是水下生产系统安全工作的关键技术之一。针对深水管汇下放时受到的水动力,即阻尼力和附加质量力进行分析研究。通过CFD软件Fluent建立管汇水动力计算模型和水下作业环境中绕流场的模型,计算管汇下放3个方向阻尼力及其阻力系数; 利用动网格技术模拟管汇在流场中的加速运动,求得管汇在水中的变速运动带动周围的流体一起做不定常运动所形成的附加质量系数。通过与现有DNV经验数据对比,计算结果误差较小,从而验证了此计算方法的正确性,为船-缆-体的耦合分析计算及下放安装的仿真控制提供参考。     

基于滑轮法的水下管汇安装静力学分析

水下滑轮安装法是深水超大型管汇的主要安装方法之一,主要是利用一艘半潜式平台和两艘辅助船只进行水下目标管汇的安装下放。为了研究滑轮法在深水水下丛式管汇中的下放过程,以滑轮安装法中的钢丝绳为分析对象,在不考虑环境载荷的影响下,将水下管汇的安装过程分为3个阶段,建立了3个阶段的静力学平衡方程,分析了钢丝绳的最大拉力以及曲线形状,并研究了水深和管汇质量对其的影响。分析结果表明:滑轮法下放管汇的所有阶段中,钢丝绳受到的拉力均与该点切线与水平轴夹角的余弦成反比;对于给定的水深,钢丝绳任意点拉力的水平分量为常数,该常数随水深的不同而变化;钢丝绳的形状由其单位长度重力和管汇重力决定,进入水中后,其形状曲线都由两段不同的曲线组成。所得结论有助于确保滑轮法安装中钢丝绳的安全使用,并可作为研究各种非线性及动力影响的初始出发点。     

水下管汇吸力桩竖向极限承载力研究

吸力桩是海洋油气资源开发工程中水下管汇设施常用基础形式之一。为明确竖向载荷作用下吸力桩周围土体的影响范围及解决吸力桩的竖向承载力计算问题,采用理论公式计算和有限元仿真两种方法对极限承载力进行求解,采用数值软件建立了数值分析模型,利用位移控制方法,得到了吸力桩的载荷-位移曲线,并得出吸力桩的竖向承载力约为7 000 kN,规范公式计算得吸力桩竖向极限承载力为6 582. 4 kN,并与数值分析结果进行对比,结果显示,有限元分析求得的吸力桩竖向承载力与理论公式计算结果偏差为6. 34%。通过分析吸力桩周土体的屈服过程,发现在加载初期,屈服主要出现在桩端土体,随后桩端屈服区不断扩展,顶部土体开始出现屈服,并逐渐向下扩展,最终整个屈服区完全贯通。研究结果可为吸力桩竖向极限承载力分析提供技术参考,对吸力桩的稳定性和安全性评估具有一定的指导意义。     

筒型基础在水下管汇结构中的应用

在水下管汇结构中应用筒型基础,具有安装维修简便,安装过程中调平容易,承载能力高,抗海流冲刷、抗地震作用、抗意外碰撞和渔网拖曳、抗水平滑移能力强等优点.文章结合我国首座以筒型基础为支撑的水下管汇结构的海上安装施工,介绍了筒型基础的结构形式、基本工作原理、水下管汇结构形式,总结了筒型基础应用于水下管汇结构的优点,为后续水下管汇结构的设计和安装提供参考.     

基于模糊综合评价的水下管汇结构可靠性分析

针对水下管汇结构可靠性研究较少的现状,基于故障树模型和模糊综合评价方法对水下管汇结构进行可靠性分析.首先对水下管汇结构的通用构型进行分析,并确定研究对象;然后通过分析水下管汇所受外部载荷确定了其结构的失效模式,以水下管汇结构失效为顶事件,明确导致顶事件发生的直接原因事件,再逐级演绎,直至找出基本事件,据此建立了水下管汇...     

深水管汇设计方法及其在荔湾3-1气田中的应用

水下管汇是海上油气开发的重要设备,深水中的管汇设计面临许多技术挑战。管汇处于深水中,环境条件比较复杂;内部承压很大;需要实现的功能多;整体布局形式复杂。针对管汇的结构进行了优化,设计了一个应用于南海荔湾3-1深水气田开发的6井槽水下管汇。完成了单井产气的汇集,化学药剂的分配及清管功能,还实现了相关的化学药剂注入控制功能,满足了荔湾3-1深水气田开发的需要。     

水下吸力锚基础式带控制系统中心管汇制造技术

随着海洋油气田开发不断向深水延伸,水下生产系统已经成为深水开发中的主要模式。水下中心管汇是水下生产系统中油气资源集输、水下控制的关键装备。通过对国内外水下中心管汇项目进行系统研究,选择深水典型水下吸力锚基础式带控制系统中心管汇作为研究对象,从其组成、关键设备接收技术要求、制造及测试工艺流程、技术风险点等方面阐述了水下吸力锚式中心管汇的制造、测试技术,为我国水下生产设施的制造提供借鉴。     

流花4-1油田水下生产管汇安装海床处理方法研究

文章对流花4-1油田水下生产管汇安装过程中所遇到的海床条件变化问题进行了分析研究,得出了海床条件变化的原因是钻井过程中泥浆堆积引起的这一结论,并进一步研究提出了测量海床泥浆覆盖层厚度的方法,进而找到了新的最佳的管汇安装位置,并通过水下平整海床技术的成功运用,最终解决了因海床不平导致的生产管汇水下安装不能满足要求的问题,可为同类海床问题的处理提供借鉴。此外,还总结了水下生产管汇设计应用的几种基盘形式及其适用的海床条件和使用环境。     

基于弹性变形的滑轮法安装水下管汇的钢丝绳静力学分析

基于钢丝绳下放过程中因受力而产生的微小弹性伸长量,分析水下管汇在海面上、入水以及吊装等3个不同阶段的钢丝绳形态、有效张力和弹性伸长量随钢丝绳位置的变化,并通过Matlab编程对算例进行数值求解。结果表明:钢丝绳在吊装管汇前呈悬链线和近悬链线形态;在吊装管汇后呈近似直线形态,且钢丝绳有效张力和伸长量随着管汇质量增加而明显增大;在吊装管汇后,钢丝绳顶部的有效张力最大,是安装过程中的危险部位,需进行监测和预警。研究结果对实际下放安装过程中提高安装精度和安全性具有指导意义。     

水下采油树控制模块设计要素分析

水下控制模块安装在采油树本体上,用于控制采油树生产时井口的流量和压力,并控制多种采油工艺措施的实施.依据安全为本的设计理念,采用理论分析和试验验证相结合的方法,着重考虑功能和操作可行性,对水下采油树控制模块设计要素进行研究和分析.为水下控制模块的自主设计打下基础.     

水下采油树电液复合控制系统设计

根据水下采油树系统及相关标准要求,设计了水下采油树电液复合控制系统,包括通信控制系统、液压动力单元(HPU)和水下控制模块(SCM)。采用PROFIBUS-DP和工业以太网通信方式,设计了主从站和冗余控制系统,并分别设计了HPU和SCM的液压系统和电控系统,其中HPU电控系统采用软冗余控制,SCM电控系统采用硬冗余控制。该控制系统可实现对水下采油树阀门管汇的精确、稳定控制。