J形铺设过程管道动态分析与研究

在考虑管土相互作用的基础上,以16 000 t半潜式起重铺管船为例,建立了耦合船体运动和环境载荷的有限元分析模型,研究了不同周期、波高和流速对管道动态受力特性的影响。研究结果表明,波高和海流速度越大,管道的应力、应变值也越大;波浪周期主要影响船体运动,与船体的固有频率相关;浪流不同入射角都会引起管道形态发生比较大的改变,入射角度越小,管道的应力、应变值也相应减小。通过研究拟合出了不同作业工况下的铺管动力系数,为16 000 t半潜式起重铺管船在南海作业提供了相应的理论指导。     

铺管船定点动力定位试验与数值模拟

针对某铺管船开展海上动力定位实测研究,测量海洋环境、船舶六自由度运动和推进器等参数。采用比例积分微分控制算法对该铺管船动力定位响应进行数值模拟。将海上现场监测结果与数值模拟结果进行对比,两者吻合较好。研究有助于掌握该铺管船的动力定位特性,为海上动力定位铺管作业提供技术支持和参考。     

“中油海101”铺管船托管架优化设计

为了解决"中油海101"铺管船无法向50 m以上水深铺设的难题,优化设计出一套能够满足台湾海峡铺设要求的3节托管架。运用OFFPIPE软件进行DN150~DN1050管道铺设分析,得到优化设计后的托管架托辊上载荷大小;再通过有限元软件ANSYS中的水动力AQWA模块获得了铺管船的水动力运动响应结果;最后用有限元软件ABAQUS对托管架整体强度进行校核,校核结果表明,托管架结构强度满足设计要求。经过优化设计后的3节托管架能够满足"中油海101"铺管船DN150~DN1050管100 m水深的铺设要求,提高了原有铺设能力和作业效率。     

大型起重船波浪诱导吊索附加动力荷载研究

对蓝疆号起重铺管船在波浪环境下的吊索附加动力荷载进行了研究。运用三维流体动力和统计分析程序,计算了船体和起重机吊头在规则波状况下的运动传递函数和随机海况下的短期响应,推导了吊头运动激励下的吊物运动方程并计算了运动传递函数,得到了海况条件与吊物运动角加速度间的统计关系,并以此计算出波浪诱导船体运动引起的吊索附加动力荷载统计特征值;考虑各种典型的波浪条件,以及船舶吃水、吊重、吊索长度和吊臂位置等影响参数,计算出蓝疆号起重铺管船安全吊装作业的控制参数,对其在海上的吊装安全作业进行了定性和定量分析并提出了建议。文中提出的分析方法与结论适用于各种大型海上起重船的吊装作业。     

基于LQG算法和复合形法的深水铺管船动力定位数值模拟

基于线性二次高斯算法和复合形法开发一套动力定位数值模拟程序。针对某深水铺管船,用该程序与Simo软件进行模拟对比,结果吻合较好,验证了程序的准确性。利用该程序对深水铺管船进行铺管作业动力定位时域模拟,分析运动轨迹、推进器推力和转角、海管受力等响应特性,结果表明该程序可以合理预报动力定位铺管作业响应。     

中国海油:完成我国最长海底管线自主铺设

正中国海洋石油集团有限公司所属深水起重铺管船"海洋石油201"日前完成南海东方13-2气田海域195公里的海底管线铺设,是我国迄今为止自主铺设的最长海底管线。它的完工不仅填补了国内长距离海管作业空白,也标志着我国海底管线铺设能力跻身世界前列。参与铺设作业的"海洋石油2 0 1"是我国首条深水起重铺管船,作业水深3000米,可在除北极     

基于集中质量法的深水S型铺管动力响应研究

深水S型铺设时,管线承受巨大的环境载荷,需要准确地模拟管线受力,以保证管线安全。基于集中质量法,推导管线受力计算公式,建立考虑海床、托管架以及海流影响的S型铺管的三维管线数值模型,用广义α积分对铺设系统进行动力迭代求解,采用Fortran语言编写程序,将静力分析结果与Orcaflex计算结果对比,验证了理论模型的正确性。最后结合算例分析了垂荡和纵荡运动下,张紧器张力变化情况,以及垂荡运动时管线的有效张力、弯矩、速度和加速度的变化情况。     

深水钻井隔水管力学性能分析

隔水管是深水钻井的关键设备,国内外对其开展了大量的理论研究以及有限元分析,但主要是针对顶张力和钻井液密度等因素的力学分析以及固有频率分析,未考虑浪流多种情况下的耦合作用。鉴于此,利用有限元软件建立隔水管系统模型,得到隔水管的弯矩分布以及这些结果随波流参数、浮式平台运动的变化特征。研究结果表明:在不同的波流以及平台运动下,隔水管的力学特征呈规律变化,波浪对隔水管飞溅区部分弯矩影响较大;海流流速较小时,海流对隔水管影响不大,海流流速增大,隔水管飞溅区响应增大,海流剖面形式对隔水管影响不大;平台运动则影响隔水管的整体动力响应。研究结果对于保障海上钻井作业安全具有一定的参考价值。     

大型深水起重铺管船总体性能计算与模型试验研究

为确保起重铺管船在风、浪、流等环境中的作业安全,须对其总体性能进行专题研究,评估铺管船耐波性能、稳性及铺设管线的应力水平,从而确定船舶在铺管和起重作业时的抗风浪能力,界定船舶安全作业的环境条件,获得铺管作业时不同环境条件下悬垂状管线的形态、张力和内力分布,并通过船舶模型试验对船舶设计成果进行试验验证。     

冰载荷作用下半潜式平台动力定位能力分析

为分析半潜式平台在冰和风浪流共同作用下的动力定位能力,使用有限元软件LS-DYNA建立冰载荷数值模型,以半潜式平台为对象,得到不同迎冰角下的冰力时程曲线。基于自主开发的动力定位能力分析程序,将冰载荷纳入环境载荷进行计算并绘制平台在碎冰区的动力定位能力曲线。观察平台在工作海况下的作业窗口,发现碎冰场的冰载荷对平台的动力定位能力有较大影响,尤其当艏向在[30°,60°]时影响最明显。结合推进器失效工况对平台动力定位能力进行评估,提出平台遭遇碎冰场时的动力定位方案和对推进系统设计的建议。     

管线J型铺设下放过程受力影响因素分析

采用J型铺管系统进行深水管线铺设时,管线在环境载荷作用下于铺设塔分离位置产生较大的弯矩,因此需要根据管线入水长度的增加而不断调整铺设塔工作角度以保证施工安全.本文以我国拟建造的半潜式J型铺管平台为目标船,以管线由水面下放铺设至海底的过程为对象,采用水动力软件OrcaFlex建立计算模型.在静态条件下分析铺设角、流向角对...     

荔湾3-1深水管汇生产管线设计方法研究

设计了一种适合荔湾3-1西区深水管汇的生产管线,并对其进行了固有特性分析和应力计算。研究结果表明,通过对生产管线进行固有特性分析,可合理控制固有频率;在不同工况下生产管线受到不同动力载荷的耦合作用,例如流载荷、波浪载荷、风载荷、管线内部高压高温气体的作用载荷等,不同载荷对管线应力的影响程度不同;对环向应力影响最大的是管线内外压差,并且成正比;纵向应力主要受管线节点的约束形式(即位移边界条件)和管线内外温差的影响,浪流载荷和风载荷对其影响比较小;组合应力由环向应力与纵向应力组合而成。     

“海洋石油201”用于陵水17-2气田深水钢悬链立管铺设的可行性分析北大核心CSCD

为充分发展我国自有深水铺管装备能力,对"海洋石油201"(HYSY201)铺管船用于陵水17-2气田深水钢悬链立管(SCR)S-Lay铺设的可行性进行了研究。以外径323.9 mm的SCR为例,采用有限元软件OrcaFlex就SCR起始、正常和终止铺设等3个阶段进行了静态分析,并基于静态分析结果选择对应的关键步骤进行了动态分析,评估了SCR最大顶部张力、上弯段和悬垂段的最大应变、托管架滚轮最大支反力等,进而判断HYSY201可否用于陵水17-2气田SCR的铺设。结果表明,HYSY201可用于陵水17-2气田外径不大于323.9 mm的SCR的铺设作业,但是无法用于外径为457 mm的SCR铺设作业,需要使用其他更高能力的S-lay铺管船或J-lay铺管船完成铺设。本文研究结果为陵水17-2气田深水SCR铺管船的选择及铺设方法的确定提供了重要的参考依据,具有实际工程指导意义。     

印尼项目长距离海底管线登陆拖拉施工研究

印尼项目海底管线登陆拖拉全长4.6 km,属长距离管线登陆。因登陆区域水深较浅,铺管船无法进入,通过分析比较几种常规施工方法,结合登陆点陆上条件、海况及天气等影响,为将施工风险和难度降到最低,最终确定采用底托法和绞车拖拉相结合的方法进行登陆拖拉施工。本文介绍了该方法的技术方案和具体施工步骤,可在为后续项目提供工程参考。     

焊接工艺对铺管船甲板导轨热力学性能的影响分析

基于在铺管船甲板上安装导轨时控制焊接变形的必要性,根据3种工程上常用的控制焊接变形和残余应力的方法,提出了4种针对铺管船甲板导轨T型材的焊接工艺方案。采用有限元方法结合生死单元法模拟了焊接过程,并对最大等效应力、温度极差和最大变形进行了分析,对比不同焊接工艺方案对铺管船甲板导轨热力学性能的影响。结果表明:通过在焊接前进行预热及焊接后进行保温(方案Ⅲ和方案Ⅳ)可以使得温度极差明显下降,但是焊接所需的总时间会明显增加;同时,降低温度极差也会使得焊缝最后的最大变形量和最大等效应力均有效降低,因此结合了非常规焊接顺序和预热、保温措施的方案Ⅳ有较小的最大等效应力和最大变形量,而且在最后的疲劳寿命计算中也取得了相对于常规方案约60%的应力循环次数的增加,推荐方案Ⅳ作为实际焊接过程中的最优方案。     

石油大事记

1999.12.21 中国海洋石油总公司投资建造的大型起重铺管船建造合同签字仪式在北京举行。通过国际公开招标,美国豪特集团公司获得项目总承包,烟台莱佛士船厂获得船体建造分包。这艘船起重能力达3800万吨,是迄今我国起重船中起重能力最大的,同时配备一条铺管线,具备海上起重和铺管双重功能。     

S-lay型和J-Lay型铺管船的功能扩展研究

铺管船除了具备管道铺设功能以外,还应该具备管道弃置回收作业以及安装水下生产设施(如PLET)的功能。介绍了使用J型铺管船来进行管道铺设、弃置回收及水下生产设施安装的过程。基于J型铺管方法设计了一套多功能水下生产设施安装系统,以解决S型铺管船不具备安装水下生产设施能力的问题,并扩展了J型铺管船的相关功能。结合设计的多功能水下生产设施,提出了铺管船使用此套装置来安装水下生产设施的步骤,对南海的管道铺设和水下生产设施安装具有指导意义。     

OFFPIPE在铺管计算中的应用

该文简单介绍了海底管线安装和结构分析软件OFFPIPE和S-lay铺管的特点,并结合天津大港油建公司的一条S-lay铺管船,通过计算不同规格管道的铺设水深、张紧力和铺设半径,总结了应用OFFPIPE软件在管道计算中的一些经验,同时也为S-lay管道的实际施工提供理论依据。     

加速海上铺管进程的大型铺管船

文章介绍了人们近来设计并已投入使用的一种新型铺管船，并着重叙述了它的一些主要条件、基本设计特点及其动态定位功能在实际应用中的优缺点。因这种铺管船尺寸大、具有动态定位功能及可连续进行铺管作业，所以使用这种大型铺管船进行海上铺管作业不但安全、省时，而且也可降低机械磨损程度，因而必将在世界范围内得以推广应用。     

铺管船用张紧器张紧系统分析

铺管船用张紧器是海洋铺管船的关键设备,张紧器张紧系统是张紧器保持管线恒张力的保证。介绍了国内外铺管船用张紧器张紧系统现状,并加以分析,指出铺管船用张紧器张紧方式为在浅海采用螺旋夹紧、马达驱动,在深海采用液压缸夹紧、交流伺服电动机驱动。通过仿真,液压夹紧缸在快进、工进、保压、快退阶段均能达到系统要求;交流伺服电动机通过恒转矩的输出,在液压缸夹紧的前提下,对管线进行恒张力控制。分析结果表明,液压夹紧系统和电动机驱动系统满足系统的工作需要,系统稳定可靠。