水下生产设施安装技术研究分析

主要对海洋油气田开发中水下安装工程所需要的安装船类型、水下生产设施的安装定位和安装方法的选择进行系统研究,包括下水、定位、连接等作业。在上述研究的基础上参考DNV规范,分析安装船上起重机吊点各特征响应,并详细论述水下生产设施在安装过程中所受到的各种水动力荷载的计算公式,便于进行模型的力学分析。旨在通过对水下生产设施安装进行逐步分析,为设计及工程人员在对船舶类型要求、水下生产设施安装方法、安装仿真模拟等方面提供一定的理论和技术指导。     

水下管汇设计关键技术分析和设计原则研究

基于水下管汇的应用特点,对设计的关键技术进行分析,确定了水下管汇设计的一些原则。依托项目和设计原则,设计了一种深水水下管汇,并试制了原理样机。     

换热管单根试压用无压紧密封工装设计

改进后的工装由于无周向压紧力。杜绝了由试压环节给换热管造成的压扁、压弯及焊后切掉缩尺等不良后果,提高了试验压力和工作效率,对热交换器、锅炉及铜管生产厂进行换热管耐压试验具有借鉴的作用。     

高压储气罐的有限元分析设计

对设计压力超出常规设计范围的设备,可采用分析设计标准。本文利用ANSYS软件对某高压储气罐进行了有限元分析设计并进行强度校核。该设计方法对此类设备提供了参考和借鉴。     

补偿器装配管试压系统及工装设计

补偿器装配管是补偿器的重要部件,对其进行气压试验无成熟经验,也无合适的试压工装。为保证补偿器装配管试压工作的顺利进行,针对补偿器装配管的结构特点及现场设备,结合现场安装经验,对试压系统和试压工装进行了设计,对相应的试压过程进行了探讨。该试压系统和工装安全可靠、操作简便,保证了装配管试压工作顺利进行,具有实际应用价值。     

水下生产设施湿式保温材料应用研究

对水下管汇等水下生产设施湿式保温材料配方及合成工艺进行研究,开发了一种适用于500 m以内的水下生产设施保温材料,掌握了涂敷工艺并应用于水下管汇样机。材料的各项性能指标满足生产需求,实现了水下油气生产系统保温材料国产化。     

水下生产设施基础冲刷模型试验与数值模拟分析

以南海某油田水下生产设施防沉板基础为例,采用模型试验方法预测了水下生产设施防沉板基础最大冲刷出现的部位与深度,并采用CFD软件对水下生产系统的泥砂冲淤演变过程进行了模拟分析,提出了冲刷防护措施。水下生产设施基础实际冲刷深度介于模型试验和数值模拟折减结果之间,设计时推荐使用模型试验值或者数值模拟与模型试验结果的均值。本文研究结果对水下生产设施基础的设计提供了依据。     

水下生产设施涂装防腐技术要点分析及探讨

水下生产设施包括水下管汇、跨接管、控制系统、油气处理系统等。水下设施表面涂层在服役期面临海水浸泡、高压、低温、冲击的腐蚀环境,涂层一旦失效很难维护。设施的阴极保护也对涂层产生剥离影响。作为油气资源开发的关键设施,其腐蚀防护性能要求极为严格。为确保水下生产设施涂装在寿命期内防腐的可靠性和免维护的预期,文章从表面处理和涂装两方面对涂装防腐技术要点进行了分析及探讨,对开展水下生产设施涂装防腐设计和施工具有一定指导意义。     

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。     

水下生产控制系统的分析与设计

水下生产控制系统是保障水下生产可靠、安全及沟通水上依托设施的关键,以西澳某深水气田为例,简要介绍了深水开发中水下生产控制系统的设计思路和控制方式的选择原则,对系统的整体结构及其所依附的水上设施控制系统的关系进行了全面分析。     

水下采油树装配预紧力程序化设计及有限元分析

分析了水下采油树装配预紧力计算方法,计算出了1 500m水深69 MPa(100 00psi)工作压力下水下采油树的生产阀块装配预紧力为494 645~559 360N。开发了基于C语言的采油树装配预紧力计算软件,通过ANSYS软件对加载计算所得预紧力下的零部件进行强度校核。结果表明:计算所得预紧力符合采油树装配规范要求,验证了所开发计算软件的正确性。     

水下多功能快速接头弹性夹头的有限元分析

弹性夹头是水下多功能快速接头的重要零件,其关系到水下油气生产系统的可靠性。采用ANSYS Workbench有限元分析软件计算得出弹性夹头在被推入和脱离芯轴过程中的应力、位移、反作用力状态,证明了弹性夹头的最大应力小于材料的屈服强度,并分析得出连接和断开水下多功能快速接头时需要提供的推力和拉力,为ROV的选型提供了依据。     

钢纤维混凝土桩基承台三维非线性有限元分析

应用有限元法对钢纤维混凝土桩基承台的非线性性能进行了分析研究。针对钢纤维混凝土的破坏特征，基于混凝土Ｏｔｔｏｓｅｎ四参数模型，建立了钢纤维混凝土强度破坏准则。考虑材料的弹塑性性能，钢筋和钢纤维混凝土之间的粘结作用及裂缝对构件的影响，编制了非线性分析程序。用该程序分析了承台的开裂荷载，极限荷载以及承台中点挠度，计算与试验结果基本一致。     

水下油管悬挂器锁紧结构有限元强度分析

水下油管悬挂器是水下采油树上的关键部件之一,由于其工作时与油气介质接触,且承受井内高压和油管串重力,需保证其与水下采油树可靠锁定。以水下油管悬挂器锁紧结构为基础,建立有限元模型,设置了载荷与边界条件、接触对和单元类型,并赋予材料属性。采用Explicit显式求解方法,完成油管悬挂器锁紧过程的模拟计算,得到各零件的最大应力值。根据API 6A标准对锁紧结构的强度和可靠性进行评估,为水下油管悬挂器的设计开发和试验、应用提供技术支撑。     

焊接结构承压管道有限元与可靠性分析

针对工业设备上常见的焊接结构承压管道,应用模糊灰关联FTA安全系统工程理论,以水火管锅壳锅炉为例,通过对失效致因和故障模式的研究,建立以焊接结构承压管道失效为顶事件的模糊灰关联FTA模型,利用有限元法建立焊接结构承压管道模型辅助分析对其更深层次的系统性影响,并综合考虑工况环境、外部载荷等多因素耦合作用,确定导致事故的主要潜在风险项,为承压管道设备安全保障活动的经济决策提供依据。研究结果表明,以水火管锅壳锅炉的“焊接结构承压管道”失效故障模式的发生概率约为8.19%,系统的可靠度约为91.81%。     

应变强化压力容器开孔补强有限元分析

基于有限元应力分析方法,分析了应变强化压力容器在强化压力下,不同补强结构的容器封头与接管连接处应力强度水平和塑性应变量。结果表明,补强圈补强与厚壁接管补强最大塑性应变量都符合标准要求,但考虑在容器封头与接管连接处的应力强度、塑性应变分布的差异,应变强化压力容器开孔补强使用厚壁接管补强结构更加合理。     

超高压管道自增强处理密封有限元分析

对超高压管道进行自增强处理可以延长其疲劳寿命,提高其结构强度。结合超高压管道的结构、自增强处理压力及加工工艺,提出了一种以组合锥环硬密封和环孔轴向组合挡圈相配合的自紧密封结构。通过对组合锥环密封和轴向组合挡圈部件的有限元分析,并结合密封材料的结构强度和密封比压,得出了组合锥环密封的最佳锥角为30°。对组合挡圈的厚度及结构进行了设计计算,得出了最佳挡圈厚度及结构形式。该密封结构可很好地提高管道密封可靠性。