南海某导管架平台的动力模型设计

以南海某导管架平台为原型,采用量纲分析及压弯刚度等效方法建立导管架平台原型与模型之间的相似关系,设计建造导管架有机玻璃模型。使用SACS软件分别对导管架平台原型和模型进行模态分析,通过对比验证发现:前几阶模态频率的最大相对误差为4.3%,说明该模型设计合理,利用该模型进行动力试验可较准确地反映导管架原型的动力特性,为今后损伤识别与安全评价试验研究奠定基础。     

海上桩基导管架平台投资匡算模型

桩基导管架平台是目前渤海海域油气资源开发应用最广泛的平台型式之一,其投资对前期研究快速方案比选结果具有较大决定作用。针对方案快速比选阶段设计数据有限的情况,根据桩基导管架平台组成模块、施工流程,逐项分析桩基导管架平台投资主要影响因素,建立了桩基导管架平台投资匡算模型。以渤海油田某新建平台为例,对匡算模型进行了实例验证,测算结果与后期按照详细技术资料估算结果差异率为7.3%,满足方案快速比选阶段的准确性要求。     

隔水导管复合管柱载荷转移技术

为降低导管架平台建造成本,采用将导管架平台载荷转移至隔水导管-水泥环-表层套管复合管柱结构的方式以提高导管架平台承载能力的方法。分析导管架平台与复合管柱结构相互作用的机理,并建立复合管柱结构与导管架平台刚性连接时的载荷转移效率计算模型及复合管柱结构极限承载力计算模型。以渤海典型六腿平台为例进行平台载荷转移分析,采用载荷转移方式在保证复合管柱结构强度和稳定性的前提下可将导管架平台12.5%的载荷转移至复合管柱结构且减少导管架平台桩管入泥深度,为导管架平台结构优化设计和简化施工提供理论指导。     

导管架非节点有限元简化疲劳分析方法

文章以一座已投入使用的导管架平台裙桩套筒的设计为例,详细介绍了复杂非管节点裙装套筒结构的简化疲劳分析方法:首先采用SACS程序对导管架平台在波浪荷载作用下进行结构整体分析,选取简化有限元疲劳分析中所需的荷载工况组、荷载和边界条件,然后应用ALGOR程序建立裙桩套筒的有限元模型,施加荷载和边界条件,并对应力分析输出结果进行后处理得到疲劳分析结果。这种简化疲劳分析方法及其分析结果得到了挪威船级社(DNV)的认可,对导管架平台非管节点,特别是对适度水深和深水导管架的裙桩套筒的疲劳设计具有参考意义。     

有杆采油导管架平台的安全性

基于结构极限工作状态和累积损伤理论,建立导管架平台增加载荷的安全评价标准。针对导管架式固定平台,建立海洋环境-有杆采油联合作用下的海洋平台力学模型。以LD某导管架平台为例,选用五十年一遇极值海洋环境载荷,基于安全准则得到目标平台加载阈值。按有杆采油的设计额定载荷,载荷加载后该平台的安全因数与加载前相比降低不超过3%,由此可见相似结构的导管架平台具有足够的结构强度承受有杆举升工艺所产生的附加载荷。     

海上固定平台导管架桩管屈曲原因及改进措施

根据美国石油协会发布的《海上固定平台的规划、设计和建造推荐作法—工作应力设计》(APIRP2A-WSD)规范,以埕岛西EDC中心平台导管架海上打桩施工为例,对海上固定平台导管架桩管的屈曲原因进行了应力分析和计算,提出了切实可行的改进措施,并顺利地通过实施,为今后导管架的桩管分段设计、安全打桩施工提供了理论基础和事实依据。     

超高强钢对导管架平台替换设计研究

随着南海陆坡区域的更多油气发现,200～350m深水导管架在南海应用将更加广泛,最小屈服强度为355～460MPa级别钢材在深水导管架平台上的应用势在必行.本文以我国南海某已建导管架平台为实例,采用420 MPa的超高强钢对导管架和上部组块钢材开展替换设计,与原设计方案关键技术指标进行比对,提出了一套可行的超高强钢导管架平台结构设计方案,并针对后续超高强钢在导管架平台上的应用给出了建议.     

超大型平台安装试验研究——以荔湾3-1气田中心平台为例

以荔湾3-1气田中心平台导管架和组块安装设计为例,分析了超大型导管架和平台组块安装设计及安装实施过程中的关键风险点,针对这些风险点,采用水池模型试验方法进行了验证。对于基本设计结果与模型试验结果之间由于尺度效应造成的差异,进行了模型尺度的数值分析以保证设计成果的可靠性。本文提出的超大型平台安装设计的技术流程,对于后续超大型深水平台安装方案的设计具有借鉴意义。     

导管架平台冰振特征分析及冰振风险应对措施

冰激振动是威胁海冰区海洋石油导管架平台结构安全的主要因素。为分析导管架平台冰振特征,采用ABAQUS有限元软件对C平台的动力响应进行数值模拟,得到平台的振动模态等参数。结合监测及仿真数据对比分析表明:平台结构基频与平台所处区域冰力频率相近,会产生明显的共振现象。针对导管架平台冰振特征分析结果,提出了包括预警、监测、结构改造及配置冲冰装置等几种应对措施,现场应用显示抗冰效果明显,对冰区导管架平台冰期风险管理有一定指导意义。     

导管架平台冰激振动响应分析

根据导管架平台的结构特点，建立了导管架平台有限元模型。对其进行模态分析，获得前3阶固有频率和模态振型，计算结果与实测结果相符合，表明导管架平台的有限元模型是准确的。在此基础上，对导管架平台施加风、海流静载荷及动冰载荷，进行导管架平台的动力响应分析，获得了导管架平台各个关键点的位移和加速度响应曲线。     

导管架平台鲁棒性性能研究

鲁棒性是结构安全需重点关注的问题之一。导管架平台作为进行海上油气资源勘探开发的主要设施,应在设计阶段考虑足够的结构鲁棒性。此文确定了基于Pushover非线性分析原理计算导管架平台结构鲁棒性的方法,明确了导管架平台的结构鲁棒性评估指标,建立了导管架平台结构鲁棒性评估流程。以东海某导管架平台为例,针对不同的结构损伤模式,进一步探讨了结构的冗余度,计算求解结构鲁棒性参数,并通过剩余影响系数（RIF）评估了平台鲁棒性。研究结果表明,腿杆件、水平杆件以及斜杆件三种损伤失效模式中,损伤平台的结构鲁棒性由高到低依次为:水平杆件损伤失效、斜杆件损伤失效及腿杆件损伤失效。RIF可以用来识别结构杆件的重要性,从而为平台结构设计或定期检测提供重要参考。     

渤海新型抗冰导管架平台研究

根据渤海海洋平台长期现场监测结果,对渤海海域冰与导管架平台相互作用问题进行了系统研究,指出冰激结构振动是目前渤海冰区导管架平台的主要危害。应用冰激导管架平台冰激振动及动冰力研究成果,对新型抗冰振平台设计方案进行了分析。对适用于导管架平台的冰激振动控制装置进行了理论分析与实验研究。在新建JZ20-2NW平台的设计建造中应用了上述研究成果。新建平台现场监测结果分析表明,新型平台比以往平台具有更好的抗冰振性能。     

交变动冰载荷对导管架平台上部管线系统的影响

以渤海某油气田WHPA平台为例,采用有限元数值模拟方法研究了交变动冰载荷对导管架平台上部管线系统的影响。冰激振动可以引起较大的平台甲板加速度响应,从而危及导管架平台上部管线安全。在冰区导管架平台上部管线设计中,必须充分考虑冰激振动的影响。对于在建造和在服役的导管架平台,应对上部管线进行振动分析,可以采取加强管线支撑结构和增加管线支撑数量来提高管线系统基频,以避免发生共振现象。     

基于可靠度的导管架海洋平台结构优化设计研究

根据导管架平台结构可靠性指标及功能要求的不同,建立了基于构件可靠度的平台优化设计模型和基于体系可靠度的平台优化设计模型。探讨了导管架平台结构主要失效模式和平台结构期望失效费用的确定方法,对平台构件及结构体系可靠性指标进行了灵敏度分析,给出了平台结构可靠性优化设计流程。以胜利油田埕北11号井采油平台为例进行可靠性优化设计,并与确定性优化设计结果进行比较,算例结果显示确定性优化设计很难对平台结构的风险水平加以控制,基于体系可靠度的平台优化设计能在平台结构的安全性与经济性之间选择一种合理的平衡,使平台的设计风险透明化,力求以最小的投资风险,使平台完成预定的功能,获得最大的经济效益,因此,进行可靠性优化设计是非常必要的。     

简易导管架平台结构设计及选型研究

简易导管架平台指结构型式简单、重量轻、上部设施较少的海洋油气生产平台。为了更好地进行平台结构设计选型,此文设计了一种单腿三立柱结构型式的简易导管架平台,方案一采用独立桩腿型式,方案二采用将主立柱兼作桩腿的型式,分别从静力、疲劳和倒塌三方面进行了结构设计、分析比较和选型研究。分析结果表明,方案一独立桩腿结构型式的导管架力学性能更优,为今后设计类似简易导管架平台提供参考依据。     

海洋平台潮差段防腐涂装技术研究与应用

海上固定平台导管架潮差段水下钢结构防腐在国内海洋石油行业属于技术难题,多年来一直没有得到有效解决。文章基于对海洋平台导管架潮差段涂装工艺技术的研究,着重介绍了涂装关键技术的研究状况,包括涂装人员保护装置的研制、平台潮差段除锈技术的选择、水下特种涂料的选取和水下涂装工艺设备的研制,还介绍了上述涂装关键技术在东海平湖D PP固定平台应用实施的效果。     

深水导管架滑移下水的安装分析技术和设计方法

导管架滑移下水是安装重型导管架的一种常见的方式 ,2 0世纪 70年代初国外已开始在海上实施导管架的滑移下水 ,80年代初 ,有关导管架滑移下水的数值模拟分析和安装技术已趋于成熟。随着我国对海上深水油田的进一步开发 ,吸收国外的先进经验 ,掌握这方面的分析技术并使之应用于我国深水开发工程尤为紧迫。在参阅OTC论文、国外的相关出版物和规范的基础上 ,对导管架滑移下水过程的分析方法和设计方法进行了论述 ,并结合一个工程算例进行了分析 ,算例中使用的软件为MOSES。     

考虑腐蚀影响的导管架平台模糊优化设计研究

对海洋平台的优化设计,采用平台的初始造价或初始重量作为目标,获得的结果往往是在平台投入使用时刻满足规范要求的最低水平设计。文章考虑海水腐蚀作用造成的平台结构抗力衰减,建立了腐蚀影响下导管架平台模糊优化设计模型。通过对渤海BZ28-1油田储油平台的优化计算,验证了该模型的有效性及考虑腐蚀影响的必要性。     

基于性能理念的导管架平台阻尼隔震技术及优化

基于性能的抗震设计理论,提出了面向海洋平台结构的地震设防水准和性能目标,并阐述了平台结构失效模式及量化判别依据。针对胜利油田CB32A导管架平台的特点,在端帽与平台甲板之间设置阻尼隔震层,利用ANSYS有限元数值分析平台,对该导管架式海洋平台的阻尼隔震体系在设计地震及罕遇地震两种作用下的实际抗震性能水平进行分析,并对目标性能达标情况进行评估和结构优化。研究结果表明,隔震技术是海洋平台一种有效的减振控制手段,该平台能够满足结构的性能目标;对其进行截面优化设计也能在保证结构安全的前提下大幅度减少钢材的用量。