海底管道系统管跨涡激振动疲劳可靠度综合评估方法

考虑海底管道悬空的动态变化情况,并从系统的角度对管跨疲劳风险评估方法进行了研究.选取主要影响因素,运用模糊数学方法确定管跨发生概率,进而提出了一种海底管道系统管跨涡激振动疲劳可靠度的评估方法.该方法综合考虑了各管段管跨发生概率、管跨发生在同一地点的概率、管道最大疲劳损伤发生在同一部位的概率、管跨长度以及定长管跨涡激振动疲劳失效概率等因素.与传统评估方法相比,本文方法评估结果更接近工程实际.     

基于管土耦合模型的海底管道管跨涡激振动分析

对于海底管跨涡激振动的研究,传统计算模型是将管跨两端作固支或简支处理。考虑管跨入土段与土壤之间的非线性作用力,采用ANSYS有限元分析软件建立起管土耦合非线性有限元模型,弥补了传统计算模型的缺点。通过对不同土壤和流速条件下管跨涡激振动的研究,与传统计算模型相比,提出的管土耦合模型具有更好的计算精度,计算结果可为海底管线疲劳寿命的进一步分析提供支持。     

海底管道悬跨长度的计算

总结目前常用的几种海底管道悬跨长度的评估方法,阐述DNV在2002年最新提出的海底管道悬跨长度评估指导性文件(DNV RPF105)的特点以及当前的最新研究进展.论述内容有较强的实用性,可供工程设计人员参考.     

考虑管土作用海底管线涡激振动分析

将VIVANA模型与梁单元结合建立海底管线悬跨段涡激振动(VIV)数值模型,利用弹簧模拟管土作用,采用频域和时域非线性相结合的方法对涡激振动问题进行求解,计算在土壤非线性边界条件下的海底管线悬跨段涡激振动响应.采用三种不同的弹簧进行计算,弹簧具有不同的P-δ曲线.本文对求解方法的有效性进行考察,研究了土壤非线性对涡激振动的影响.     

海底管道悬跨长度的计算

总结目前常用的几种海底管道悬跨长度的评估方法 ,阐述DNV在 2 0 0 2年最新提出的海底管道悬跨长度评估指导性文件 (DNVRPF1 0 5)的特点以及当前的最新研究进展。论述内容有较强的实用性 ,可供工程设计人员参考     

海底管线管跨段涡激振动下模糊可靠性评估

针对海底管线管跨的振动特性,与来自于海水运动的水动力载荷均具有模糊性的特点,应用模糊数学理论、系统分析理论和可靠性理论,对管跨段在涡激振动下的模糊可靠性评估方法进行了分析和研究。建立了其模糊可靠性的计算方法和评估模型。     

海底管线悬跨监测技术初探

悬跨是作为海洋油气外输生命线的海底管线的最薄弱部分,因为涡激振动(VIV)产生交变应力,导致悬跨管段疲劳,严重威胁海底管线完整性。监测是预防其疲劳失效,提高完整性管理,降低运行风险的重要手段。但是,悬跨监测在我国尚处于技术空白阶段。鉴于此,深入分析了悬跨监测所涉及的疲劳参数、数据传输方法和数据处理方法等关键技术,并评价其目的、优点和局限性,其中数据传输是最具挑战性的环节。以水声通信网络为数据传输载体的监测技术代表了悬跨监测的发展方向,同时,其面临水声信道、海底地形、网络协议和测点自身等方面的挑战。研究内容可促进我国悬跨监测技术的发展,为海底管线的完整性管理提供技术支持。     

基于管土耦合的海底管跨涡激疲劳分析程序

由于海流冲刷,海底管线在服役期间会在某些管段形成管跨,管跨的涡激振动是引发海底管线疲劳失效的主要因素之一。基于Visual Basic环境开发海底管跨涡激疲劳分析程序,利用所封装的ANSYS软件建立管土耦合非线性管跨有限元模型,依据Miner线性累积损伤理论,采用S-N曲线法计算管跨在海流作用下的疲劳损伤,并与SHEAR7软件的计算结果进行对比验证,开发的疲劳分析程序具有较高的精度和工程应用价值。     

隔水套管波流联合作用下涡激振动计算

隔水套管是石油工程中的重要设备.将隔水套管简化为海底固定、下层平台简支的梁模型,考虑Morison非线性流体阻尼及流体涡激力,建立套管的振动控制方程,并采用多项伽辽金法,分别计算了流作用和波-流共同作用于170 m深水套管的非线性涡激振动响应,为隔水套管的动强度分析提供了可行的方法.     

海底电缆在涡激振动下的疲劳寿命

针对悬空段海底电缆结构失稳、疲劳失效和使用寿命缩短等问题,基于洋流作用下海底电缆涡激振动机理,结合海底电缆结构特性,采用流体力学法建立适用于海底电缆的振动仿真模型,基于仿真模型研究洋流流速、电缆机械特性（截面、质量、自阻尼特性等）、悬空断长度等对海底电缆振动和疲劳损伤的影响,结合应变性疲劳曲线和雨流计数法,计算海底电缆的疲劳损伤,根据线性损伤累积理论得到海底电缆的疲劳寿命,分析海底电缆疲劳寿命的影响因素。结果表明,增大海底电缆的弹性模量和阻尼比、缩短电缆悬空段长度可有效延长海底电缆的疲劳寿命。     

隔水套管波流联合作用下涡激振动计算

隔水套管是石油工程中的重要设备。将隔水套管简化为海底固定、下层平台简支的梁模型 ,考虑Morison非线性流体阻尼及流体涡激力 ,建立套管的振动控制方程 ,并采用多项伽辽金法 ,分别计算了流作用和波 -流共同作用于 170m深水套管的非线性涡激振动响应 ,为隔水套管的动强度分析提供了可行的方法     

单向水流作用下近壁管道横向涡激振动实验研究

对单向水流作用下近壁管道横向涡激振动进行了实验模拟,重点探讨了管道与壁面间隙比(e/D)对管道涡激振动幅值和涡激振动频率响应特性的影响规律。实验结果表明,管道与壁面间隙宽度对管道涡激振动特性有较明显影响。在较大间隙比(e/D>0.66)下,管道振幅随着Vr数的增大先快速增长到最大值,然后平缓下降;在振动初期(即Vr数较小时),管道振动频率变化基本符合Strouhal规律;在振动中后期(即Vr数较大时),管道振动频率变化不符合Strouhal规律,而在管道固有频率附近缓慢增长。在较小间隙比(e/D<0.30)下,管道振幅随Vr数的增大先平缓上升到最大值,随后较快速下降;在振动初期,管道振动频率变化不遵循Strouhal规律;在整个振动范围内,与较大间隙比情况相比,随着Vr数增加,管道振动频率增长幅度明显较大。     

结构支撑设计在海底管道悬跨治理方面的应用

海底管道自由悬跨可引起涡激振动,进而对海底管道造成疲劳损伤,增加管道失效的风险。本文以南海某项目海底管道实测悬跨为例,计算了海底管道许用悬跨长度并与实测悬跨对比,确定出需要治理的实测悬跨,通过三种悬跨治理设计方案的比较,最终选择结构支撑设计方案,基于SAGE Profile V6.4软件模拟分析确定支撑的位置和高度,为海底管道悬跨治理方案的制定和实施提供了参考。     

悬跨海底管道的侧扫声纳检测方法

阐述了侧扫声纳的工作原理,介绍了侧扫声纳对不同状态海底管道检测所能得到的声纳图形式。实地检测结果表明,对于铺设于相对平坦海底的管道,侧扫声纳能够对管道的悬跨或掩埋程度进行判别;对于埋设施工的海底管道,可对管道与沟槽底部的接触或悬跨进行判别,但由于管道、沟槽尺寸或检测角度的影响,检测结果可能出现误差,可通过多次不同角度的检测或配合其他海洋声学设备,得到可靠的结果。最后指出应对检测图像进行去噪、融合、分割、识别和检索等处理,以提高声纳图的准确性及可判读性,从而为海底管道的悬跨治理和运行安全提供保障。     

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。     

自由悬跨分析在海底管道维修中的应用研究

在册镇管道全线几何检测中,发现KP25.3 km及KP19.7 km处出现较为严重的变形缺陷,变形量分别达到22%及12%,工程中采用结构管卡修复法进行缺陷维修。由于管卡安装时会导致管道产生悬跨,因此,为保证作业安全,需计算施工期管道允许的最大悬跨长度。结合工程实际,采用疲劳筛选准则分析计算了海底管道维修期的最大允许悬跨长度,并基于ABAQUS有限元模拟软件,对海底管道维修期的最大允许悬跨长度进行校核。结果表明,当12%、22%变形点处悬跨长度分别为18.4、21.3 m时,其最大Von-Mises等效应力校核结果均在管道许用应力范围内。     

非连续性抛石处理海底管道悬跨原理及施工工艺

为解决海洋石油管道工程中海底管道悬跨的问题,阐述非连续性抛石处理海底管道悬跨的原理及施工工艺,该技术通过常规工程船舶搭载石料,采用遥控无人潜水器可操作自卸式抛石漏斗进行抛石作业,采用多点抛料、逐级堆叠的施工工艺完成抛石处理,应用三级校核标准实现抛石质量控制,完成悬跨点抛石支撑。非连续性抛石处理海底管道悬跨施工工艺简单、对作业船要求低、不影响油田生产,而且可靠性高,在费用和效果上都具有较大的应用优势。该方案为处理海底管道悬跨问题提供了新的思路和途径。     

海底管道悬空段管跨振动的共振分析

从涡激振动的概念、管跨固有频率的计算方法、临界悬空长度的确定对管跨作共振分析,采用MATLAB编制计算程序,通过算例计算分析,得到如下结论:随着外流流速的增加,管道的临界悬空长度降低,即管外流速越大,管道越容易发生共振;随着内压的增加,管道的临界悬空长度降低,即管内压强越大,管道越容易发生共振。     

浅水海洋平台悬跨式隔水管设计方法

为节约成本,在设计要求相对较低的浅水海域采用悬跨式隔水管。详述悬跨式隔水管的设计流程,提出悬跨式隔水管设计中的等效模型设计,对悬跨式隔水管进行强度和涡激振动（Vortex-Induced Vibration,VIV）疲劳分析,提出改善VIV疲劳的方法,旨在为浅水可移动平台悬跨式隔水管的应用提供设计框架和参考依据。     

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。