ABAQUS后处理二次开发在海底管线稳定性分析中的应用

基于面向对象的Python语言,对非线性有限元分析软件ABAQUS的后处理模块进行了二次开发.介绍了ABAQUS后处理二次开发的实现原理及开发步骤.针对海底管线稳定性问题这一具体实例,分析了波浪作用下海底管线下方砂质土体的瞬时液化区域及最大液化深度.结果表明,利用所开发的程序能够得到波浪作用下的海床土体的液化区域及最大液化深度,为海底菅线稳定性研究提供了借鉴.     

基于边坡稳定性的海底采砂坑边界识别方法研究

海底采砂坑通常具有陡峭的边坡,在海洋动力环境下采砂坑边坡可能会发生滑坡导致采砂坑范围扩大。因此准确探测识别海底采砂坑边界对于分析评估采砂坑对邻近海底管道的影响具有重要意义。目前采砂坑边界识别常用方法是基于海底地貌图像识别和基于海底地形图识别,均是对海底表面进行分析,未考虑到采砂坑边坡稳定性的影响。通过构建采砂坑边坡稳定性分析模型,计算了采砂坑边坡的稳定坡角与坡度,综合采砂坑边坡稳定坡角、采砂坑边坡坡度、海底地形进行综合分析可知：对于坡度大于4.3°的区域,海底边坡不稳定,将边坡顶部的等深线作为采砂坑的不稳定边界;在边坡坡度小于4.3°的区域,海底边坡发生过滑坡,已经稳定,将其内部坡度为4.3°的区域作为采砂坑的不稳定边界。此种方法具有地形和地质的实际意义,可作为识别采砂坑边界的方法。     

影响海底管道寿命的主要因素及防范建议

根据多年来海底管道常见的问题,重点从腐蚀和有机物损坏、波浪或潮流形成的冲刷悬空、波浪的水动力冲刷、由于沉积物液化而产生浮力、飓风等方面分析了环境因素对海底管道寿命的影响,提出了相应的防范建议。另外,简要地分析了人为因素的影响,并提出海底管道设计、施工的注意事项。     

海底天然气悬空管道的动力学分析

海底悬空管道在受到波浪或海流的涡激振动作用时易发生共振,严重时会导致管道失效,为了减少或避免共振的发生,有必要弄清导致海底管道发生共振的各因素相关联系。以海底天然气管道为研究对象,在ANSYS中建立了管道模型;采用ANSYS模态分析方法,对海底天然气管道的固有频率进行了研究,分析了管道跨长、边界条件和管径三个影响因素对天然气管道固有频率的影响．总体来说,管道跨度越短,固有频率越大;管道两端约束条件越少,固有频率也越小;管径越小,固有频率越小。这样可以通过改变或优化管道跨长、约束条件和管道尺寸来减少或避免海底悬跨管道发     

海底管道稳定性设计系统

对海底管道稳定性设计的理论和方法进行了研究和探讨,明确了海底管道稳定性设计应该和必须考虑的问题,以及考虑这些问题的依据和机理.对国内外某些设计理论和设计方法进行了分析、综合和改进,并增加了目前国内设计中应该考虑而尚未考虑的设计内容.在此基础上,建立了一个海底管道的稳定性设计系统,通过系统的推理、判断功能,使设计合理地考虑尽可能多的因素,从而实现设计方案的优化.     

海底管道充水铺设技术

在海底管道安装期,对裸置于海床上的管道,在波流等自然环境因素的作用和影响下,当依靠其自身重量不足以保持稳定时,充水铺设是解决问题的方法之一.文章主要从海底管道的稳定性、铺设可行性以及施工工艺三个方面对充水铺设方法进行了详细阐述,总结了此方法的优点和不足,并以渤海湾某海底管道为例,说明了此种方法的具体应用.     

海底输油管道的稳定性评价方法及算例

文章从海底输油管道在铺设过程中极限工况时的受力状况着手,建立海底管道的受力状态模型,从横向坐底稳定性分析、垂向稳定性分析和在位强度分析三个方面阐述了如何对海底输油管道的稳定性进行分析,并以宁波岙山到册子岛的岑港水道段海底原油管道稳定性计算为例进行了计算,对该段输油管道在选定路由和管道参数条件下的稳定性作出了判定。     

深水J形首端PLET 安装分析

基于南海陵水17-2深水油气田开发,针对J形首端海底管道终端（Pipeline End Termination,PLET）安装,采用OrcaFlex软件开展数值模拟,研究波流载荷对安装系统的影响,以得到其作业窗口,并分析J形首端PLET安装过程中作业窗口的影响因素。结果表明,PLET在飞溅区和预着陆阶段比较危险,波浪周期约10 s波流同向横浪是安装作业的控制工况。研究内容为南海陵水17-2海底管道J形首端PLET安装提供了重要的技术支持。     

琼东南陆坡区复杂地形深水井场海底稳定性评估

琼东南陆坡区海底坡角较大且浅层土强度低、松软易变形,易发生海底失稳,存在一定的滑坡风险,严重时可能引起海底井口倾覆和管线断裂等重大事故。基于FLAC 3D强度折减法建立了海底稳定性计算方法,分析了边坡安全系数的影响因素,并以琼东南陆坡区宝岛工区某深水井场为例,综合考虑浅层土强度的垂向非均质性及井口返出岩屑和钻井振动对海底稳定性的影响,通过二维模型计算得到了海底边坡安全系数,明确了井场潜在滑坡体位置及可能滑动方向。本文研究成果对于琼东南陆坡区及其他工区复杂地形深水井场海底稳定性评估具有一定的指导意义与借鉴作用。     

J形保护管距海底泥面高度对海底电缆强度的影响

J形保护管为海底电缆提供外部保护,避免其在波浪海流载荷作用下产生较大的移动变形,但运营期海底局部冲刷改变了海底电缆出泥点位置,导致海底电缆发生悬空,影响其结构强度。应用OrcaFlex软件建立分析模型,针对不同局部冲刷深度和不同重现期下的环境参数,采用非线性时域方法对海底电缆的结构状态进行评估。经计算,海底电缆的最小弯曲半径是限值工况,出现在J形保护管喇叭口区域。当J形保护管距海底泥面高度由0.315 m变化至1.500 m时,1 a重现期的最小弯曲半径为3.106～3.526 m,波动范围为13.5%,100 a重现期的最小弯曲半径为2.835～3.123 m,波动范围为10.2%,海底电缆在百年一遇工况下更危险。     

基于AMESim的海底基盘液压系统设计研究

为了提高海底基盘液压系统的可靠性,保证海底取样作业的连续性和稳定性,对海底基盘液压系统进行了设计研究,利用AMESim软件分析了压力补偿器设计及选型的关键影响因素,并搭建了海底基盘电-液联合仿真模型,在海底响应温度和水压下研究海底基盘的运行情况,同时进行了能耗分析,提出了能耗改进措施。分析结果表明:压力补偿器自身特性使工作舱室内部压力高于外界海水压力成为可能;海底基盘设备舱室的最高耐压压力应根据压力补偿器、管线和充油溢流阀等共同决定,在设计计算时需充分考虑;海底基盘电池组能量主要消耗在为蓄能器充液上,适当改进海底基盘的工作流程,在保障安全的前提下,可大幅提升其在海底的水下自持能力。所得结果可为后续产品的计算和设计优化提供参考。     

阻流器对海底管道自埋效果的数值模拟分析

在杭州湾海底管道的埋设中应用自埋技术,取得了防止产生管跨和增加管道的稳定性的理想效果。鉴于此,介绍了海底管道埋设的自埋原理;用数值模拟的方法分析了有无阻流器2种情况下海水对管道冲刷产生的不同影响。通过对比发现,有阻流器的管道表面的压力系数在阻流器的两侧产生剧烈变化,沿水流方向由正值变为负值;升力系数变为负值;管道与海床间隙中水流的速度增大,从而使海床受到海水的剪应力也相应增大,海床易于受冲蚀,有利于实现海底管道自埋。     

东海海底管道海流冲刷作用的影响因素探讨

依据以往多次东海海底管道检测成果资料,分析和探讨了形成海流冲刷作用的各种因素,可以归结为内部海洋环境和外部环境变化两大因素,以及这些因素可能对海底管道产生危害影响的程度,并总结了在长期的海流冲刷作用下海管的空间状态、海底受冲蚀的表现形式和海床冲淤变化,提出了今后检测和维护工作的一些建议。     

海底电缆对海底管道电磁干扰仿真技术研究

13.8 kV海底电缆与海底管道并行布设,研究海底管道受电缆的电磁干扰,确保管道自身及沿线附近人员的安全非常必要.采用软件构建13.8 kV海底电缆与海底管道的计算仿真模型,模拟海底电缆正常运行、单相对地短路故障、电缆铠装层破损等工况下海底电缆对海底管道的电磁干扰影响.仿真结果表明:在电力电缆正常运行时,海底管道所受交...     

深水海底管道抛石防护结构石块粒径设计

针对抛石石块粒径对海底管道防护效果的重要作用及影响因素,分别从抛石防护结构在环境载荷作用下的稳定性、抛石冲击管道的安全性以及防止海床沉积物渗出三方面,结合国内外抛石技术用于海底管道防护的研究和应用成果,梳理了石块粒径的设计方法和计算公式.并对南海某海底管道抛石防护结构进行了设计计算,结合深水环境载荷特点,计算推荐石块的...     

海底浅部地层性质对深水钻井井口稳定性的影响

为了解深水海域海底泥线以下的浅部地层强度对深水钻井水下井口及其以下套管柱的支撑作用的大小,通过理论分析建立了软土工程性质与水下井口竖向和横向稳定性之间的关系,并对影响水下井口稳定性的相关规律进行了研究。结果表明,黏性土的不排水抗剪强度和黏着系数、砂性土的内摩擦角和水下容重对水下井口竖向稳定性的影响都很大;水下井口横向稳定性主要受海底较浅部土层性质的影响,黏性土的不排水抗剪强度和砂性土的内摩擦角对井口横向稳定性影响最大。选择海底地层强度大的位置进行钻井作业、作业前进行海底浅部地层数据取样、合理确定相关计算参数等措施可以提高水下井口的稳定性。     

海底沟槽内管道在波流作用下水动力效应的实验研究

为保证海底管道在位稳定性,常采用海底预开沟将管道置于其中的方法。由于存在海底沟槽,沟槽内管道在波流的水动力作用下受到掩护效应。研究发现在这种情况下,曳力和惯性力有很大程度的减小(折减27％-60％),升力极值也有减小(折减20％-50％);水动力折减程度还与沟槽深度和边坡构形有关。     

海底短直管道轴向移动仿真模拟及锚固措施分析北大核心CSCD

海底短直管道在高温高压载荷作用下会产生轴向移动现象,影响海底管道的系统稳定性。本文综合考虑钢悬链线立管张力、瞬态热梯度、海床倾角等因素,应用ABAQUS软件建立了有限元模型,通过分析管道有效轴向力及端点的轴向位移研究了海底短直管道的轴向移动现象。在计算和分析6种锚固方式管道端部的轴向移动距离和最大锚固力的基础上,认为在管道中间位置安装单向锚产生的锚固力最小且成本最低,因而是最优的锚固方式。本文研究成果为海底短直管道铺设及锚固措施选择提供了有效参考依据。     

高黏原油在输送过程中产生高压的原因分析

海底管道输油是目前海洋石油开发常用的一种作业方式.针对绥中36-1油田原油在输送过程中存在的高压问题,从原油的黏度、温度、含水等几个方面分析主要影响因素,探讨相应的解决办法.     

海底管道系统失效可能性评价方法研究

基于文献[1]所建立的海底管道系统失效故障树,探讨了将主观判断法与模糊数学处理方法相结合的海底管道系统失效可能性评价方法;利用该方法确定了失效故障树分析中各基本事件的发生概率,计算了顶事件的发生概率及各基本事件的概率重要度和临界重要度,并对影响海底管道系统安全可靠性的薄弱环节及影响因素进行了分析。