深水动态脐带缆干涉分析方法研究

本文主要深水动态脐带缆的干涉分析方法进行研究。基于Lazy-wave的简化构型,提出了动态脐带缆干涉分析方法、分析流程、校核标准,并通过设计算例进行说明,为深水动态脐带缆的工程设计提供参考。     

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。     

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。     

深水铺管船储缆绞车排缆器受力和运动分析

排缆器是储缆绞车中的重要部件,引导钢缆整齐有序地排列在储缆绞车卷筒上,主要由螺杆、牵绳器和承重梁等组成。储缆卷筒与排缆器的螺杆通过链传动装置实现同步转动,螺杆为双向螺纹,导程为钢缆直径。牵绳器由小滚轮、滑轮挡板、滑轮和滑块螺母组成,通过小滚轮安装在承重梁上。双向螺杆的转动使滑块螺母带着牵绳器沿螺杆轴线左右移动,引导钢缆排绳。为避免螺杆承受过大压力而发生弯曲变形,对承重梁进行了受力和有限元分析,通过计算其强度和刚度均满足要求。     

考虑摩擦的脐带缆静强度参数敏感性分析

脐带缆的静强度解析模型不考虑其内部构件间的摩擦,因此无法准确分析脐带缆变形及受力情况,局限性较大。鉴于此,基于螺旋缠绕圆柱分析方法,采用ANSYS软件建立脐带缆多层滑移接触摩擦有限元模型,分别采用梁单元和实体单元模拟铠装钢丝和直构件,设置线线接触、线面接触模拟构件之间的接触摩擦,对脐带缆进行了静强度分析,计算其截面拉伸刚度和弯曲刚度,通过对比有限元计算结果与解析计算结果,验证了数值模拟方法的正确性。在此基础上,从钢丝缠绕角度、钢丝直径、摩擦因数及外压等因素入手,对其截面力学性能进行参数敏感性分析。分析结果表明:考虑接触摩擦的有限元模拟能够更加准确地展现脐带缆的变形及应力分布情况,且其截面性能受钢丝缠绕角度、钢丝直径、摩擦因数及外压等因素影响明显。研究结果可为脐带缆的截面设计及优化提供技术支持。     

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...     

深水下放作业钢丝绳吊放系统动力学分析

深水下放作业钢丝绳动力学分析对于深水水下安装、维修等作业的顺利实施和缆体动力行为的虚拟仿真都具有重要意义。借助于动力学分析软件ADAMS对钢丝绳的动力学进行分析,确定了影响钢丝绳动力学响应的主要因素,提高了钢丝绳动力学虚拟仿真结果的精度和可靠性,对钢丝绳动力学的虚拟仿真具有指导意义。     

深水钻井管柱系统动力学分析与设计方法研究

深水钻井过程中,从平台延伸到井底的钻柱会在不同深度处与隔水管或井筒发生多点碰撞和摩擦,呈现出接触非线性特征。为了准确掌握深水钻井管柱系统的非线性动力学特性,将其简化为管中管结构,并提出了对应的管柱动力学模型。采用Abaqus有限元软件,对建立的管柱动力学模型进行动态响应模拟,并将模拟结果导入Isight优化软件,进行基于可靠度分析的多目标优化设计,确定出在工程可行性和安全可靠性方面都满足要求的设计参数组合。研究发现,相比于单独考虑隔水管的模型,提出的管中管模型所模拟的管柱系统整体变形程度较小,说明内外管柱之间的相互作用对深水钻井管柱系统的整体偏移有抑制作用;此外,提出的基于可靠度分析的多目标优化设计方法,可以避免优化设计结果因靠近约束边界而在参数波动情况下失效的问题。      

脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效数值模拟及参数敏感性分析

针对海洋工程脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效,建立三维简化有限元模型进行螺旋缠绕结构的径向屈曲模拟分析。以我国某海域典型脐带缆为例,得到单倍螺距下单根铠装钢丝径向屈曲失效临界载荷。探究不同敏感参数对单根铠装钢丝临界屈曲载荷的影响,发现铠装钢丝螺旋角度、截面惯性矩、螺旋缠绕半径与临界载荷分别大致呈抛物线形、线性、负指数关系,该结论可为脐带缆铠装抗屈曲设计提供参考。同时发现,通过单根铠装钢丝临界载荷累加的方式可近似得到相应根数螺旋铠装钢丝的临界屈曲载荷,该载荷可作为求解真实脐带缆单层铠装径向临界屈曲载荷的保守估算值。     

深水钻井平台与分段组合锚泊系统耦合分析

由于水深的增加,在风浪流载荷作用下,采用分段组合锚泊系统定位,平台移动范围可能超过安全作业区域范围,极易导致钻井隔水管破坏,从而影响钻井平台正常作业。采用分段组合锚泊设计系统,考虑了钻井平台与锚泊的耦合作用,应用AQWA软件建立了981深水半潜式平台三维水动力模型。在此基础上,以南海风、浪、流载荷为背景,在不同锚泊系统顶部倾角情况下,分析锚泊线的张力和平台的偏移量。分析结果表明,在百年一遇的极端载荷下,半潜式钻井装置的锚泊线安全系数为1.73,大于API标准1.67且锚泊线张力值小于破断载荷,平台在水平面的最大偏移值超过了正常作业区域,但还在最大连接工况10%范围及最大自存工况范围内。在此锚泊系统的作用下,钻井装置在1 500 m水深时能在百年一遇的极端天气中生存,其锚泊系统的设计组合合理,满足锚泊线强度及平台定位安全的要求。     

运用Makailay软件提高深海地震勘探放缆精度

Makailay软件是专门用于海底电缆收放的软件,本文通过对该软件工作原理及放缆实例的分析,重点阐述了该软件在沙特红海某二维深水过渡带项目节点释放过程中起到的指导作用及其对深水节点点位精度的提高。建议在以后的深海地震勘探项目中推广应用,以提高放缆精度。     

大中型斜拉索管桥清管动力特性分析

大中型管桥常常是油气输送管道系统中的关键部位,呈现高次超静定、高柔性的结构特点,清管过程中形成的积液会在管桥处产生强烈的冲击动载荷作用而破坏管桥结构的稳定性。为此,考虑斜拉索管道跨越结构恒载产生的初始内力、拉索垂度等几何非线性因素,将塔架简化为变截面梁,建立了斜拉索管桥清管动力分析有限元模型。按照管桥积液流动具有的移动荷载时间历程的特性,采用荷载步施加动载荷。结合实例分析了不同清管工况条件下斜拉索管桥跨越结构的振动位移、临界积液长度以及临界清管速度,从而为现场安全清管作业提供了依据。     

耦联机组轴系动力学响应有限元分析

针对实际离心式空压机组建立有限元模型 ,分析单个转子系统和耦联转子系统的临界转速 ,得到了耦联机组与各段机组的关系。对耦联轴系进行不平衡响应分析 ,得到了系统振动幅值和安装相位差之间的关系 ,提出了有效降低系统振动幅值的安装相位差。     

ZJ40/2250DB型钻机井架及底座静动态特性研究

根据ZJ40／2250DB型钻机井架及底座的结构特点，建立了三维有限元模型，应用有限元分析软件对井架及底座进行了静、动态特性分析。在静态分析中，按2种工况给模型加载，并获得了可靠的计算结果。在模态分析中，计算出前4阶固有频率及其相对应的主振型，并对各阶主振型进行了分析。通过对井架及底座的固有频率与钻机设计工作转速比较，得出前4阶固有频率都在转盘的扰动频率范围内，容易发生共振。建议在钻井过程中注意检测转盘转速，避免发生共振。     

基于改造模式的致密油藏体积压裂水平井动态分析

针对致密油藏水平井体积压裂存在不同缝网改造模式的特点,考虑具有基质-天然裂缝双重孔隙和基于离散裂缝模型的缝网改造系统流动特征,建立了致密油藏体积压裂水平井不稳定渗流数学模型,利用Galerkin加权余量有限元方法对模型进行了数值求解,并与Zerzar解析模型对比验证了该算法的正确性,指出了双孔双渗与双孔单渗模型流动形态的差异,揭示了致密油藏体积压裂水平井不稳定压力及产能特征。研究结果表明:双孔双渗情况下水平井井底压降明显变缓,地层线性流不再出现,且压力较快传播至油藏边界;体积压裂水平井初期产量较高,但递减较快,不同改造模式下水平井中期渗流阶段压力及产量的差异明显,各压裂段无间隙无重叠的缝网改造模式对提高单井产量较为有利。     

螺杆泵井地面驱动系统的有限元模态分析

针对螺杆泵井存在地面驱动系统振动问题,根据地面驱动系统的工作原理和结构特点,对螺杆泵井地面驱动系统结构进行了简化。利用有限元分析软件ANSYS7.0,选用四面体单元SOLID45,并采用映射网格与自由网格相结合的网格划分方法,建立了螺杆泵井地面驱动系统的三维有限元模型。采用子空间法,计算得到地面驱动系统的前8阶固有频率和主振型。将地面驱动系统的有限元模态分析结果与其工作频率进行对比分析,结果表明,某些工作频率与固有频率接近,从而引起系统较强烈的振动。通过振型图和动画显示,可直观地观察到螺杆泵地面驱动系统的动态特性和薄弱环节。研究成果为有针对性地改进地面驱动系统的结构提供了理论依据。     

超深井钻具接头极限工作扭矩图版及其应用

在深井、超深井中,钻具接头由于要承受较大的轴向拉力作用,其抗扭性能受到很大的限制;同时,由于井下情况复杂钻柱遇卡现象时有发生,而顶驱设备的出现使得大轴向力解卡作业时旋转钻柱成为可能,此时钻具接头承受很大的轴向载荷和扭矩联合作用,可能处于极为危险的状态,因此快速准确地确定不同轴向拉力条件下钻具接头的抗扭性能是保障作业安全的关键。API标准中虽提供了拉、扭耦合条件下钻具接头极限载荷的确定方法,但由于基于很多假设性条件,所得结果与实际情况间存在较大误差,特别是在深井、超深井等复杂钻井作业中,这种误差更大。基于钻具接头的三维弹塑性有限元分析,分别计算了3种主流规格钻具接头在不同轴向拉伸载荷条件下的极限工作扭矩,通过对计算结果的多项式拟合,得到钻具接头的极限工作扭矩计算公式,并绘制出钻具接头的极限工作扭矩图版,形成实际工况下的钻具接头极限工作扭矩快速确定方法。