基于ABAQUS的两种柔性管道接头的分析研究

结合黏结性柔性管和非黏结性柔性管这两种不同类型的深水柔性管的结构特点和设计原理,采用通用设计软件SolidWorks分别为这两种柔性管设计了不同结构形式的接头。然后,使用工程有限元分析软件ABAQUS建立了在不同工况不同环境载荷条件下这两种柔性管接头有限元仿真分析模型。对两种柔性管接头的耐压强度、抗拉强度等进行了比较,得到了完整的力学分析结果,发现了接头结构设计的一些局部薄弱点;同时也验证了这两种管接头在正常载荷条件下具有足够的可靠性。最后,根据分析结果,对深水柔性管道接头系统在使用过程中所面临的可能失效情况进行了分析,根据有限元分析结果进行总结,给出了一些重要的有关接头设计分析、制造安装和使用维护等方面的结论,对于具体工程实践有一定指导意义。     

深水钢悬链线立管全尺寸共振弯曲疲劳试验设计参数的确定

钢悬链线立管作为深海海洋石油连接浮式生产装置与海底生产系统的关键装备,由于海流运动、涡激振动及波浪涌动,长期承受垂直张力及交变应力的作用,可能导致疲劳失效。为了避免此类情况的出现,需对钢悬链线立管进行焊缝疲劳试验,预估其疲劳寿命。通过对钢悬链线立管全尺寸共振疲劳试验分析,其设计参数主要包括试样长度和固有频率、焊缝位置,焊缝数量、应变控制等。建立数值解析求解方法和模态分析法组合法,确定试样长度和试样一阶固有频率,为深水钢悬链线立管共振弯曲疲劳试验提供理论基础。焊缝数量和焊缝位置需考虑焊接热影响区和焊缝应力集中区域大小的影响,建议在立管试样上设置2个对焊接头进行评价,控制应变应以焊缝位置的应变为控制基准。通过分析钢悬链线立管全尺寸共振疲劳试验设计参数,为促进钢悬链线立管的国产化提供技术支撑。     

无线随钻测斜仪减振器疲劳寿命预测分析

无线随钻测斜仪中减振器的疲劳寿命,直接影响仪器的可靠性和寿命。应用断裂力学理论建立减振器的疲劳寿命预测模型,通过对减振器进行有限元分析,将单元应力数据带入疲劳寿命预测模型,得到减振器的疲劳寿命,与减振器应用时的实际疲劳寿命对比,预测精度理想,进而确立减振器的保养更换时间,提高了仪器的可靠性和寿命。该研究分析方法对橡胶减振器寿命预测、安全设计提供方法参考。     

凹坑缺陷参数对连续管疲劳失效的影响研究

为了探究凹坑缺陷参数与连续管疲劳失效的关系,建立了含缺陷连续管有限元模型,并利用试验对有限元模型进行了验证,分析了缺陷深度、缺陷轴向角度、缺陷长度、缺陷宽度和缺陷分布数量对连续管疲劳失效的影响,并与完整连续管进行了对比。研究结果表明:连续管在带压弯直循环过程中,缺陷处会产生明显的应力集中现象,最后发生疲劳失效;在一定角度的凹坑缺陷处,径向两个角落的塑性应变最大,连续管会沿着这两个位置发生断裂;5个因素对连续管疲劳失效的影响程度不同,缺陷深度和缺陷宽度对连续管的疲劳失效影响最为显著;在含缺陷连续管疲劳寿命理论模型建立过程中,应把缺陷深度和缺陷宽度作为主要考虑因素。所得结论为连续管疲劳寿命理论模型的建立提供了参考。     

考虑温度影响的水下井口疲劳损伤计算方法

水下井口系统与隔水管系统共同构成连接平台与地下油藏的通道。钻井、完井、修井作业过程中泥浆循环导致井筒温度发生变化，并且平台运动、波浪等产生的循环动载荷通过隔水管作用于水下井口，造成水下井口疲劳损伤。首先建立深水井筒温度场计算模型，将温度场计算得到的井筒温度分布施加于水下井口精细有限元模型，采用局部等效方法得到水下井口的等效梁模型，把等效梁模型作为子模型代入隔水管-井口耦合模型中进行水下井口动态响应和疲劳损伤计算，研究泥浆循环作业过程中井筒温度对水下井口疲劳热点处疲劳损伤的影响，并研究不同水泥环返高对水下井口疲劳损伤的影响。结果表明，对于水泥环返高无缺陷的水下井口，50 h内不考虑温度影响时最大疲劳损伤发生在导管接头处，其值为1.00×10^-2；考虑温度影响时最大疲劳损伤发生在套管接头处，其值为3.59×10^-2。当水泥环返高缺陷分别为-2 m和-5 m时，与水泥环返高无缺陷相比，套管（接头和焊缝）的疲劳损伤减小，而导管（接头和焊缝）的疲劳损伤增加，最大损伤均发生在套管接头处，其值分别为3.55×10^-2和3.48×10^-2。     

海洋深水立管的疲劳断裂与可靠性评估研究进展

针对海洋深水刚性立管、钢质悬链式立管和柔性立管的疲劳、断裂及可靠性问题,评述了近10年国内外在这方面研究的成果.给出了一些用于深水立管疲劳寿命预测及可靠性评估的实用理论和计算方法,特别是对基于断裂力学和可靠性检测技术而发展起来的缺陷损伤容限、带内部缺陷和表面裂纹的疲劳强度等问题给予了足够的关注.文章最后对导致深水立管疲劳断裂的涡激振动及其抑制方法进行了讨论,并结合我国海洋石油的发展提出了若干建议.     

深水顶张式生产立管的浪致疲劳研究

利用综合有限元分析软件ABAQUS对深水顶张式生产立管(TTR)进行了非线性动力分析,得到其应力时程曲线.采用Miner线性累积损伤理论、S-N曲线和自编的雨流计数法程序对生产立管进行疲劳寿命分析.以一典型生产立管为例进行计算,结果表明浪致疲劳损伤在立管上部与浪向平行的直径位置较为严重.     

深水钢悬链线式输油立管波致疲劳损伤频域分析

波致疲劳损伤是深水钢悬链线式输油立管(SCR)设计主要考虑的因素之一.采用频域谱分析方法进行立管波致疲劳损伤分析.对某海域发生概率最大的东北方向波浪引起的SCR疲劳损伤进行了分析,并对立管壁厚、内部流体和海底刚度等参数进行了疲劳敏感性分析,结果表明:在立管柔性接头处和触地点处的疲劳损伤较大;在触地点以上区域立管壁厚越小...     

深水柔性立管的缓波型布置及参数敏感性分析

针对某深水柔性立管进行缓波型布置设计,确定浮力块的尺寸和位置,顶部悬挂角和管内流体密度等主要布置参数。运用集中质量法建立分析模型,并在此基础上研究柔性立管的初始形状、曲率和张力对不同总体布置参数的敏感性及变化规律,得到一些有用的结论可作为柔性立管总体布置设计的参考。     

海洋柔性立管疲劳寿命分析与研究

本文介绍了海洋柔性管结构特点以及柔性立管基本布置与环空测试;对柔性立管基本参数、基础数据进行了详细的分析;对立管局部进行建模,提出了柔性立管疲劳寿命分析研究的方法,并对其疲劳寿命进行计算,给出了疲劳寿命分析结果和运维建议。