双层整体式PLET舷侧安装分析

为便于深水双层整体式管道终端(Pipeline End Termination, PLET)的安装设计,以海洋石油201船的舷侧下放装置和南海某项目为基础,研究双层整体式PLET舷侧安装的悬挂和下放两个关键阶段的安装分析模型和主要参数。对比悬挂分析等效单层管模型与双层管模型,结果表明此2种建模方法均适用。双层管模型相关接触参数(接触刚度、接触面积、锚固件位置)对海底管道受力影响较小且能输出内外管接触载荷,较适用于安装设计。在下放过程中,管道载荷对PLET的重心位置和附加质量水动力系数较为敏感,在安装设计中需关注。     

双层连续管双梯度钻井井筒钻井液当量循环密度分布特征

双层连续管钻井是一种新型双梯度钻井技术,为了分析双层连续管钻井井筒ECD分布特征,研究基于双层连续管钻井工艺特点,考虑井筒温度、压力和岩屑浓度等参数影响,建立了双层连续管双梯度钻井井筒ECD计算模型,分析了钻井液排量和钻井液密度等因素对井筒ECD的影响规律。案例井计算结果表明,井筒ECD随着钻井液排量和密度的增加而增大,机械钻速的增加对井筒ECD的影响较小,双层管尺寸需结合井眼尺寸和循环压耗进行优选。双层连续管双梯度钻井可有效降低井底ECD,在钻井过程中可通过调整钻井液排量和密度实现井筒压力的动态控制,为应对深水钻井压力窗口窄和浅层易发生漏失等难题提供了一种有效的解决方法。     

双层海底管道悬跨振动特性模拟分析

针对双层海底管道悬跨问题,在充分考虑内外管相互作用的基础上,采用ANSYS软件建立了双层海底管道悬跨振动分析的有限元模型,并对双层管等效成单层管的简化方法及建模方式进行了研究。针对结构非线性、悬跨长度、管土接触长度及海流等因素的影响,对悬跨管线静态及动态响应进行了分析,对影响悬跨管道最大应力位置的因素及变化规律进行了研究,并对双层管与等效单层管的振动特性进行了比较。结果表明:双层管自振频率、跨中静态最大位移量和最大应力的变化对较小管土接触长度敏感,同时由于受悬跨长度和海流速度影响较大,双层管较等效单层管更易引起涡激共振;等效单层管随悬跨长度增大更易发生塑性变形而失效;采用等效单层管替代双层管的方法仅在一定跨长范围内适用。本文研究对双层海底管道悬跨振动特性的研究具有一定的参考意义。     

基于剪滞理论的海底双层管线热膨胀计算方法研究

基于剪滞理论提出了海底双层管线热膨胀分析计算的新方法.该方法不仅具备工程常用方法的计算功能,而且可以计算得到双层管线轴向力的分布状态以及土壤摩擦力对管线轴向力的影响规律.本文提出的计算方法简单、方便,获得的结果直观、详细,可以用于分析海底双层管线的热膨胀问题.     

海底管道敷设过程的海底拖管强度分析

针对滩海水域海底管道铺设运输,探讨了管道的运输方式和计算方法.考虑到拖管自身的负浮力、海底的摩擦阻力、拖船的牵引力等载荷作用,提出了抬高拖管头、缩短拖带缆进行拖管施工的方式.基于新的海底拖管施工方式,建立了拖管头抬起时管道强度的计算模型以及在海底拖管过程中管道的变形状态与强度计算方法,并开发了相应计算机程序.计算结果表...     

维护海底石油天然气管道正常运行的措施

本文介绍的方法是在已铺设的海底管道内插入新管道 ,形成双层管结构 ,达到更新旧管道的目的 ,并对双层管施行安全运行维护措施。     

双层卷焊管连续焊接工艺与设备

双层卷焊管即邦迪管，是将双层带钢经加热钎焊熔为一体，经成型为双层卷焊管，过去国内外都使用炉内加热焊接，生产受到限制。本文介绍在生产线上的连续焊接方法，是采用通电加热法并有相应保护方法。讲述了连续焊接工艺、加热时间计算、输入功率计算及电源选择，焊接设备原理及容量设计，总结了采用导电加热焊接法的优点。可供各生产厂家和设计、制造部门参考。     

高寒地区高温油砂管道保温设计及周围温度场分析

油砂作为一种非常规石油资源具有黏度高的特点，通常需要采用高温输送方式。为保障油砂输送过程中的流动安全，同时分析高温油砂对环境土壤的热影响，避免管道外表面温度过高影响当地地表植物正常生长，需对高温油砂管道进行保温设计。推荐采用无机微孔保温材料作为双层保温管保温材料，保温层厚度50 mm。利用计算流体力学软件FLUENT建立双层管锚固件短管土壤埋设物理模型，对管道正常运行工况下进行稳态计算，确定锚固件保温层厚度50 mm，保温长度2.8 m；管道正常运行工况下，全管外管温度低于45℃；土壤导热系数为0.5 W/(m·K)的段落需要进行换土处理，更换导热系数较大的土壤类型；夏季外管壁温度比冬季高20℃；双层管间保温材料当量导热系数增加至0.039 W/(m·K)时，外管温度超过45℃；管道启动后初始10天内，外管温度迅速上升，随后升温变缓。研究结果可为今后其他高寒地区高黏原油管道保温设计提供参考。     

水平段井筒管流的简化模型

对于水平井井筒的稳定单相流动,提出了水平井井筒管流的“微元段”观点,从而简单实用地解决了井筒内的变质量流问题;根据流体力学和渗流力学理论,给出了水平井井筒管流的“等效渗流”方法,推导了单相流动的层流、紊流和过渡状态时的“等效渗透率”,建立了水平井井筒的“管流等效渗流”模型。当水平井井筒内流动处于层流状态时,等效渗透率仅是井筒半径的函数;当流动处于紊流状态时,等效渗透率不仅是井筒半径的函数,而且与流体性质以及井筒压降有关。经实例分析,模型计算所得的等效渗透率在不同流态时是连续的,避免了流态转化时的数值突变问题,而且模型简单实用,所得到的等效渗流方程与达西渗流方程形式相同,因此,现有的用于处理油藏渗流的技术都可以用在井筒管流中。该模型可以在井筒管流与油藏渗流耦合问题中使用,避免了在耦合过程中使用繁琐的流体力学公式,从而可以降低耦合问题的复杂性,使求解问题变得简单。     

双层油罐渗漏监测方法探讨

通过对目前几种常用双层油罐渗漏监测方法的原理及优缺点的分析,认为单独使用检测立管对双层油罐进行渗漏监测无法满足国标中保证油罐内、外壁任何部位出现渗漏均能被发现的要求。为此,提出将真空监测法与和立管监测法优化组合运用,其监测效果不仅达到了国家标准的要求,而且还能够基本判断渗漏点的位置,并且该方法还能应用到各种类型的双层油罐中。     

海底管道S-Lay铺设过程中的质量控制

海底管道作为最主要的海洋石油天然气的运输方式,对施工质量要求很高。在对S-Lay铺管船铺设海底管道的铺管工艺进行介绍的基础上,利用因果分析法,对铺管过程中的潜在风险因素进行了识别和分析,并针对这些问题,对铺管过程中各个环节的质量控制要点进行了阐述,对类似项目的质量管理有参考意义。     

蛇形铺管形状对海底管道横向屈曲的影响

蛇形铺管法是一种有效控制管道横向屈曲的方法,该方法的关键是使管道在预设位置激发屈曲,且管道后屈曲的弯矩及应变控制在合理的范围内。文章提出了一种新的蛇形铺管形状,即正弦曲线形状,基于ANSYS软件建立了用于平坦海床上蛇形铺设管道横向屈曲分析的计算模型,对正弦曲线形状的蛇形铺管形状进行了分析,并与工程普遍采用的弧形铺管形状进行了对比。对比分析表明,正弦曲线铺管形状有效地降低了管道屈曲的临界荷载,且管道后屈曲的弯矩及应变更低。     

国外铺管绞车技术研究与国产化发展建议

介绍了铺管船常用的2种铺管形式及铺管绞车的功能,重点介绍了国外铺管绞车的发展状况,并对4种典型结构的铺管绞车进行了详细分析。通过对国外海洋铺管绞车结构性能的分析,提出了海洋铺管绞车国产化发展6点思路及建议,以期为我国早日开发出具有自主知识产权的铺管绞车提供帮助。     

高压固定管板式换热器多层膨胀节有限元分析

以一台高压固定管板式换热器为例,运用ANSYS有限元分析,设计并分析了换热器采用的双层波形膨胀节。考虑了层间摩擦及接触等因素的影响,将计算结果与其同刚度等效的单层波形膨胀节进行了对比分析。参照GB/T12777-2008标准相关规定对主体结构进行强度校核和比较研究,可为固定管板式换热器多层波形膨胀节的设计提供参考。     

双层管单层连接管道温度应力分析

为了提高海底管道的铺设效率,提出了双层管单层连接管道结构,并研究了其在正常运行时的温度应力。从理论推导出管道内温度分布的计算公式,与数值模拟结果吻合较好。采用有限元方法模拟了管道连接处的温度应力,发现最大VonMises应力出现在变径管与单层连接管的焊接处,且内管温度变化越大,壁厚越厚,单接管长度越短,管内VonMises应力越大。研究结果对双层管单层连接管道结构设计有指导意义。     

断层作用下管道应变计算有限元模型对比研究

对于穿越活动断层的管道通常采用基于应变的方法进行抗震设计校核。为此,建立管单元、固定边界壳单元、管壳耦合和等效弹簧边界等4种有限元模型,从结果差异性和模型计算效率2方面进行对比分析,得到如下结论:当以不同角度穿越不同位错量走滑断层时,管道4种有限元模型最大轴向应变和最小轴向应变较接近,其中基于壳单元模型计算结果稍保守;在保证计算结果准确性的前提下,采用管壳耦合模型或等效弹簧边界模型可大幅降低计算成本,后者在特殊情况(断层位错量较大)时需加长管段分析长度以保证等效弹簧边界适用性;管单元模型具有最优计算效率,适合大批量计算时使用;管壳耦合模型具有较高计算效率、较广适用性以及较保守的计算结果,适合断层区管道抗震设计时使用。     

连续管钻井系统摩阻计算方法与试验研究

连续管应用越来越广泛,但是由于连续管管径小、流阻大等特点,系统性地研究连续管钻井系统摩阻压降已迫在眉睫。基于理论研究,筛选相关计算模型,得到了符合连续管钻井实际的摩阻计算模型;筛选了4种数值模拟计算模型,并进行多盘管规格和多流量的数值模拟计算,通过分析计算结果与理论计算的误差,采用标准κ-epsilon模型作为数值模拟计算模型更为合适。开展了连续管钻井系统盘管摩阻压降试验,将理论计算、数值模拟计算与试验数据进行比较,在绝大多数试验流量测点处,它们的误差范围均在10%以下,数值模拟计算和理论计算结果与试验测量值具有较好的一致性,说明选择的理论计算模型和数值模拟计算模型正确,且有一定的适用性。研究成果对连续管钻井现场作业具有一定的指导作用。     

双层组合套管非对称挤压下的强度计算

本文重新探讨了双层组合套管载荷和力学模型问题。指出了当前研究双层组合套管载荷的不足之处,并提出双层组合套管和地层完全接触和对称挤压工况下的两个力学模型,进行了求解,和对求解结果进行了分析,得出一些重要结论。然后对双层组合套管的效益进行了讨论,提出了与双层组合套管等效的单层厚壁管及双层组合套管效益系数的概念、得出了只有在采用薄壁或中厚壁组成双层组合套管时,水泥环对组合管才有明显的效益的结论。这一结论在双层组合套管的研究上更进了一步。     

12×18H10T钢和20钢双层管道的焊接研究

介绍了俄罗斯油气管道运输和防腐情况,分析了目前俄罗斯油气运输管道失效的主要原因是管道内部的腐蚀。提出了内层用耐腐蚀的12×18H10T钢,外层用廉价的20钢组合成双层管的设想,采用7种焊接方案对该双层钢管进行了焊接试验,研究了采用不同焊丝和焊接工艺所焊焊接接头的组织性能。最后得出了这种双层钢管的最佳焊接工艺方案。     

连续管井下作业摩阻计算分析

在综合分析现场3种摩阻计算模型优缺点的基础上,提出软模型是计算连续管作业摩阻的最优模型。根据连续管作业的特点,考虑到井眼轨迹中曲率和方位的变化,建立了连续管单元几何力学模型。分析了连续管单元的受力情况,给出了连续管摩阻的计算模型。进一步探讨了发生屈曲时连续管的受力情况,最终建立了三维井眼中连续管井下作业摩阻计算模型。结合中海油湛江DF1-1气田A1h井数据,对连续管井下作业轴向载荷和注入头载荷进行了预测,为连续管技术的应用提供理论基础。