深水脐带缆敷设系统动力学分析及试验

为了研究深水脐带缆敷设系统的动力学性能,解决海洋作业环境下系统敷缆速度和缆线张力控制问题,利用刚性有限元方法对柔性脐带缆进行了离散和转化,建立了深水脐带缆敷设系统物理模型。在关节坐标系统下,建立了基于第二类拉格朗日方程的系统动力学模型,对模型进行了静平衡求解并获得了系统参数初值。对比理想无扰动作业工况,分析了恒定的张紧器阻尼制动力下施工船运动波动对敷缆速度及缆线张力的影响。针对影响较为严重的升沉运动波动,分析了调整张紧器阻尼制动力的扰动补偿功能对敷缆速度及缆线张力的控制调节状况。理论分析及样机模拟试验结果表明,张紧器扰动补偿可有效地降低施工船运动波动所导致的缆线张力及敷缆速度波动,防止脐带缆拉断或屈曲破坏。     

JC-30DBT型海洋补偿绞车设计与分析

在深海钻井作业时,钻机系统由于受到波浪作用导致无法控制钻压,影响作业效率或损坏钻具。分析了目前升沉补偿装置的几种形式。补偿绞车的提升功能与升沉补偿功能可以集成一体,少占用平台甲板面积,具有操作、调节方便等优势。以常规JC-30DB型绞车为基础,对其进行了提升能力和绞车补偿能力的设计计算,优化设计了JC-30DBT型补偿绞车。利用有限元软件对绞车晃动现象进行分析,将绞车架左右立柱在原来的基础上加强,保证绞车架强度和刚度足够,解决了晃动过大的问题。     

国内外脐带缆技术研究现状及在我国的应用展望

介绍了国内外水下生产系统脐带缆技术的研究现状,并针对我国深海油气田开发的实际需求和在脐带缆关键技术研究所取得的主要进展,提出了发展我国脐带缆技术的建议。     

深水脐带缆终端承载能力计算研究

脐带缆终端是水下脐带缆关键的硬件设备，其在深海环境承受载荷复杂恶劣，对连接系统的可靠性要求很高。以南海某气田使用深水脐带缆终端为研究对象，针对现场测试发现的屈服强度不足问题，依据ASME相关标准，对脐带缆终端关键连接部件按弹-塑性应力分析方法建立有限元模型并进行数值分析，得到其在极限工况下的弯矩能力、轴向能力和剪切能力。分析结果表明：深水脐带缆终端连接系统在复杂环境载荷下整体结构安全可靠，满足全局弹-塑性失效评估的标准；结合理论计算深水脐带缆终端连接系统局部塑性变形大小均小于许用值，满足局部弹-塑性失效的要求；材料屈服强度越高，承载能力越好，通过工程实践选用较为保守的方案，海上施工作业和水下连接过程中表现优异。研究成果可为脐带缆终端设计和现场工程应用提供理论基础和技术参考。     

海洋平台钢悬链线立管安装监测技术研究

为在深海复杂工况下把平台立管安装到位,需对安装过程进行监测。综合考虑船舶位移、升沉补偿、立管吊装变形,以声纳和远程操作潜水器（ROV）监测系统为技术支撑,监测管线着陆区位置、悬链线形态、以及海底地形等参数,指导立管的安装过程。形成一套完善的钢悬链线立管安装监测技术,促进我国深海石油的发展。     

波浪补偿技术在深海采矿工程中的研究与应用

阐述了波浪补偿技术研究在深海采矿工程中的重要意义;开展了波浪补偿装置总体方案、工作原理和工作流程研究,保证输矿立管在作业过程中可以获得支持力和补偿力,相对海底保持静止位置稳定工作;通过仿真分析方法研究波浪补偿系统的动态综合性能,归纳采矿船船舶振动周期、负载大小、液压管路流阻、摩擦力等因素对补偿效果的影响规律;分析限速安全技术,研究限速安全阀的功能原理、结构组成、试验方案;通过装船应用验证了安全保障效果,最终形成了深海采矿波浪补偿技术较为全面的研究成果。     

被动补偿装置控制系统关键技术研究及应用

为减轻深海钻井作业中钻柱随波浪产生的升沉运动对水下工作设备下放、作业和回收产生的影响,使钻具能够在比较恒定的钻压下正常作业,研制了DC40/60-Y型被动式钻柱升沉补偿装置。该装置搭建了一套基于Profibus-DP网络的现场设备层到控制层的分布式控制系统,采用CPU+ET200M的主从控制模式,完成数据的实时交换,实现了升沉补偿系统智能化司钻操作,不仅可使全套钻具在钻进时不受海洋波浪升沉影响,还可以减缓平台运动对水下工作设备的影响,解决了水下设备准确下放的技术问题。现场试验结果表明,该装置可实现最大补偿载荷为400kN,最大静载荷为600 kN,最大补偿行程为3 m,最大补偿速度为1 m/s;其配套的电控系统操作简单方便,通信安全可靠,适应能力强。研究成果可为海洋钻井生产提供技术参考。     

风浪载荷下不同线型脐带缆动力学仿真分析

随着海洋油气向深海迈进,脐带缆的基础研究受到了广泛关注.通过对悬链线型、缓波型、陡波型三种脐带缆进行建模,得出了每种线型脐带缆的最大有效张力图、剪力图以及弯矩图,分析了在不同风浪载荷下脐带缆的动态响应.研究结果表明,缓波型与陡波型脐带缆虽然布局相对复杂,但是较悬链线型脐带缆可以有效降低顶端悬挂处的有效张力,浮力段的添加...     

基于复杂条件下的脐带缆安装分析研究

水下生产系统已在油气开发中广泛应用,并逐步应用到深水和边际油气开发中,脐带缆作为水下生产系统的关键设备,兼具液压、电力、通讯和药剂输送等多种功能,具有功能复杂性和柔性多管路的产品特点,且应用日趋广泛。脐带缆安装分析仿真能够反映脐带缆铺设和拖拉安装情况,本文对脐带缆安装分析进行了研究,使用Orcaflex软件进行模拟仿真,同时结合渤海某水下油田实际工程项目极浅水深、利旧小管径护管等复杂条件下,进行了脐带缆安装分析。本文为脐带缆铺设和拖拉安装提供了一种有效的分析方法,并应用于实际工程项目,为脐带缆设计优化和施工资源的优化选取提供参考。     

深海脐带缆内套管间相互作用的研究

深海脐带缆是连接上部控制装置和海底生产系统的生命线,其内部各套管之间的相互接触作用是影响脐带缆安全性的一个重要因素。建立脐带缆局部有限元模型,分析其在不同工况下相关应力的变化。分析结果表明:摩擦系数对该模型的最大等效应力、接触应力均有影响,尤其在载荷大到一定程度时对摩擦应力影响较大。     

深海脐带缆内套钢管全位置脉冲TIG对接焊研究

深海脐带缆是连接上部控制装置和海底生产系统的生命线,其内每根由数十至数百根钢管对接焊成的内套钢管质量必须是无懈可击的。由于管-管对接焊接时存在特殊性,在焊接过程中较容易出现焊接缺陷,严重影响到整个脐带缆的工作性能。通过大量试验,对每根长12～40 m的钢管进行精密组对,并采用全位置脉冲TIG焊技术对无法转动的小直径钢管环缝进行焊接,焊接采用TIG焊一次焊接成形,确定了最佳的焊接工艺规范参数,获得了焊缝表面成形美观、根部焊透性好、接头质量可靠等性能优良的焊接接头。     

深水脐带缆安装技术发展现状与趋势

对脐带缆安装技术特点作了介绍,包括与主平台的回接技术、脐带缆终端的下放技术。结合国内外脐带缆安装技术应用的水深情况作了相应的分析和对比,提出我国在深水脐带缆安装过程中所面临的挑战和发展方向。     

全尺寸深水钻井隔水管单根耦合分析

为研究不同工况下隔水管单根各部件的受力状况,采用有限元软件ABAQUS建立全尺寸隔水管单根耦合分析模型,模型充分考虑单根各部件的相互关系。提取整体分析结果作为单根局部分析的边界条件,进行作业工况下隔水管柱单根耦合分析,并进行额定载荷工况下单根的极限承载分析。分析结果表明,正常作业工况下,单根最大等效应力发生在主管上,主管应力和变形均较大,而辅助管线和隔水管夹的应力与变形则可忽略;极限工况条件下,隔水管单根仍满足强度要求,但此时主管最大等效应力已接近其许用应力,所以选配隔水管单根时应尽量保证隔水管承受的工作载荷小于其接头的额定载荷。作业工况和极限工况下,主管几乎承担隔水管单根所承受的所有载荷。     

高尺寸精度深水钻井隔水管用直缝埋弧焊管性能研究

为了适应恶劣深海服役工况和复杂作业因素对深水钻井隔水管力学性能及外观尺寸精度的严格要求,研制了X80钢级Φ533.4 mm×25.4 mm深水钻井隔水管用直缝埋弧焊管,并按照相关标准要求对试制钢管的力学性能和外观几何尺寸进行了检测。检测结果表明,试制钢管不但具有高强度、强低温韧性及低硬度等特点,而且钢管的直径、椭圆度、壁厚、直线度等外观几何尺寸也得到严格控制,钢管的力学性能和尺寸精度均达到研制目标要求。     

涠洲12-1B油田隔水导管入泥深度分析

涠洲12-1B油田在钻井过程中井下情况比较复杂,钻井作业施工时间长,这对钻井隔水导管的稳定性提出了更高的要求。文中根据该油田海底土的工程地质条件,结合海上钻井隔水导管现场施工过程中不同的工况要求,利用隔水导管极限承载力分析方法,计算得出合理的隔水导管最小入泥深度。现场应用表明,计算结果与实际施工情况比较吻合,应用效果良好。     

海上钻井隔水导管横向振动特性及其对钻井作业的影响

以渤海自升式钻井平台为研究对象,根据能量法建立了用三角级数方程表示的隔水导管挠曲变形方程,由雷利法计算了隔水导管系统的振动频率,并通过工程实例对隔水导管在不同尺寸和不同水深条件下的自振特征和特点进行了分析。这些研究成果可以为钻井参数的选择提供依据,对于海上钻井作业,特别是深水钻井作业的安全管理以及减少井下隔水导管和钻具事故的发生有着重要的指导意义。     

钻井隔水管柔性悬挂系统试验装置设计及仿真研究

半潜式钻井平台隔水管在防台过程中采用硬悬挂和软悬挂均不能完全满足恶劣环境下平台安全撤离要求.根据硬悬挂和软悬挂特点,提出了隔水管柔性悬挂方案,并根据相似原理设计了隔水管柔性悬挂系统试验装置,该试验装置主要包括升沉模拟系统、运动补偿系统和负载等3部分.采用限压补偿法,利用SimulationX软件对隔水管柔性悬挂系统试验...     

深海脐带缆内套钢管对接环焊缝的X射线平板数字成像检测

针对深海脐带缆内套盘卷直径小、生产节奏快及检测量大等特点,研制了X射线平板数字实时成像检测系统,介绍了该系统的主要组成机构及其工作原理,包括行走机构、铅房、控制系统的设计和工作过程。将该系统应用于直径8～50.8 mm、壁厚0.5～3 mm的深海脐带缆双相不锈钢管盘管生产中,生产应用结果表明:所研制的X射线平板数字成像系统,完全能满足生产线实时检测的需要,可有效地控制钢管对接焊缝的质量。