导管架滑移下水强度智能分析技术研究与开发——基于MOSES与SACS软件的数据交互及二次开发应用

<正>1.前言导管架平台是近海石油开采的主要结构物,一般在陆地建造总装,然后拖运至海上指定位置进行安装,通常有两种下水方式:小型导管架可以使用浮吊吊装下水,而大中型导管架通常进行滑移下水。典型的导管架滑移下水过程是导管架首部(在位状态的顶部)放置于驳船尾部(导管架装船位置),通过压载使船有一定的纵倾角度,导管架靠自重或者使用绞车拖拉滑移入水直至到达稳定状态;一般情况下,导管架从船艉入水,某些特殊的导管架也可从驳船侧舷滑移入水。     

某立式导管架滑移装船过程强度分析

结合立式导管架滑移装船的特点,运用大型有限元软件ANSYS对某立式导管架滑移装船过程进行了分析,得出该导管架在滑移装船时4腿综合高差不能大于3 cm的结论,为导管架滑移装船施工方案制订奠定了基础。     

软黏土中导管架基础水平循环加载离心模型试验

为研究海上风机四腿导管架基础在风、浪等水平循环荷载作用下的受力及变形特性,开展了近海饱和软黏土地基四腿导管架基础水平循环加载离心模型试验。实测获得了水平循环荷载下导管架顶部的位移、基桩顶部的水平位移以及桩身弯矩,并利用实测桩身弯矩推导出桩身变形与桩周土反力。试验结果表明:水平循环荷载作用下导管架顶部的荷载–位移曲线表现出明显的非线性;后排桩的水平位移约为前排桩的80%,且均小于导管架顶部的水平位移,导管架发生了一定角度的倾斜;桩身最大弯矩值出现在泥面下约6D深度处。在此基础上,采用双曲正切型p–y曲线方法拟合试验结果并与API规范作对比,发现API规范p–y曲线的初始刚度和极限土反力均偏小。试验进一步揭示了泥面下5D深度范围内需考虑桩周土反力的弱化现象,且前排桩周土反力的弱化程度明显大于后排桩,在工程设计时应分开考虑下基桩桩周土的强度弱化情况。     

亚洲最大的海上油气田平台导管架建造完工

新华网北京4月4日报道：中国海洋石油工程股份有限公司自主设计的亚洲最大的海上油气田平台导管架建造完工并成功装船，标志着该公司的拖拉能力由千吨级跃升到了万吨级。     

基于X-steel的海洋结构物的重量控制

自升式钻井平台和大型导管架拖拉装船,钻井平台的下水和平衡实验,以及大型导管架海上安装的特殊要求,都对重量和重心提出了严格的要求。本文以自升式钻井平台和大型导管架的重量控制为例,简要的阐述重量控制的流程,以及在X-steel软件辅助下,获得海洋结构的重量和重心的方法。     

导管架海洋平台失效路径分析及连续倒塌机制

针对突发事件下导管架平台"局部破坏"可能引发的连续倒塌现象,建立一种针对导管架平台结构的失效路径搜索及概率评估流程,采用逐步施加增量载荷的方法,并结合广义承力比准则,充分考虑失效过程中单元内应力的变化及候选失效单元的不确定性和外部载荷的随机性,并通过模拟示例获得平台可能发生的事故树,从而确定最可能发生的失效顺序。针对具体失效路径,引入备用荷载路径方法(ALP方法),研究倒塌过程中平台结构的力学分布特性和状态变化规律,分析构件失效后的平台剩余系统的动力效应和内力重分布规律,从而揭示平台结构的连续倒塌机制。结果表明:某桩腿单元突发失效后,失效单元上方的水平撑杆通过塑性铰机制成为新的竖向传力路径;相邻桩腿由于严重的内力重分布现象成为薄弱环节,易发生屈曲失效。     

钢管混凝土组合平台抗冰弹塑性分析

海洋平台是海洋石油开采的主要方式,但是在海中经常会受到海冰破坏,造成巨大的经济损失以及人员伤亡。本文以渤海JZ20-2海洋平台为模型,发展了钢管混凝土导管架海洋组合结构平台体系,利用大型有限元软件ABAQUS模拟海冰对海洋平台作用,通过对海洋平台应力分布情况,对平台进行弹塑性分析,模拟出海洋平台在极端罕遇冰力作用下海洋平台的破坏方式。通过模拟得出钢管混凝土组合结构体系平台可以有效减少导管架海洋平台的应力,钢管混凝土导管架组合结构平台在极端冰力作用下控制振动效果较好且造价较低。     

关于大型结构物运输时驳船强度分析

运用SACS软件对大型结构物进行建模,根据API[1]规范,计算得到大型结构物运输时各个桩腿的支反力,并采用ANSYS软件对船舶进行了受力分析,获得了应力、应变和位移结果,通过分析结果,确定了驳船容易损坏的部位,在此基础上对大型结构物滑移装船过程和运输过程时驳船强度的要求提出了较为科学的建议,对如何降低结构物装船、运输过程的驳船应力提供依据。     

关于大型结构物拖拉装船的优化分析

应用SACS软件构建结构物的有限元模型,根据API[1]规范对结构物进行静态分析,得出组块滑移装船时各桩腿的支反力,采用ANSYS软件对两种滑移装船方式进行校核,通过计算对比,选出适合的装船方式,并针对实际项目中较大型结构物的滑移装船驳船强度问题,提出了合理的建议,为降低结构物装船时应力提供依据。     

导管架平台T型节点疲劳分析及试验研究

对典型导管架平台的关键节点的疲劳性能进行试验研究,建立某导管架平台整体结构的整体有限元模型,分析了结构整体性能并确定了其中的关键疲劳节点。对关键的疲劳节点建立子模型进行分析,在此基础上,进行试验研究。分析结果表明,有限元的分析结果对试验研究起到指导作用,通过对裂纹破坏的研究,对认识导管架平台的关键部位节点的疲劳破坏过程具有重要的参考意义,文中的研究可为进一步的海洋现场试验工作提供理论依据。