基于风险的老龄平台检修规划

为确定老龄平台合理的检修方案,建立基于风险的老龄平台检修规划模型。研究模型中检测、维修与失效期望费用的计算方法,采用遗传算法进行优化求解;利用事件树进行概率分析,计算出各检测时间点平台检测、维修与失效三个基本事件的概率;基于规划模型对老龄平台延寿服役期间的检测间隔、方法及维修决策三个参数进行优化。最后以一老龄平台为例,根据备用的检测方法与维修方法确定10种检修方案,采用检修规划模型进行检修优化,结果表明,合理地安排检测与维修能够有效地降低平台风险,维修方法对检修方案的影响大于检测方法。     

基于验证载荷的老龄平台结构可靠性更新分析

将老龄平台已服役期内承受的年极值波浪载荷视作验证载荷,同时考虑老龄平台构件的抗力衰减,并以动态时变可靠度理论作为理论依据,计算了老龄平台构件的动态可靠度,分析了验证载荷和已服役载荷2种作用对老龄平台结构可靠度的影响。结果发现,在对老龄结构进行可靠性评估时,若忽略验证载荷的验证作用,将使得评估结果偏于保守。充分利用老龄平台结构在已服役期内经受的历史载荷信息,考虑已服役载荷对老龄平台结构的验证作用,则有利于制定检修策略,从而有效延长老龄平台结构的使用寿命和经济寿命。     

导管架式海洋平台全寿命极限承载力计算研究

对平台在全寿命期内,计及材料腐蚀、疲劳裂纹等结构损伤因素及其随机特性,基于固定式平台结构基底极限抗剪切能力计算方法,发展了一种平台全寿命期极限承载力计算方法。并以一位于墨西哥湾海域处八桩腿导管架平台为例,进行了平台全寿命期内动态承载力计算,同时考虑其随机分布的特性,进行了统计分析,得到平台在每个瞬时服役期内的极限承载力统计量随服役年限的变化规律。     

带储罐老龄导管架平台地震响应分析

针对我国已有相当数量的平台进入老龄服役期的现状,且考虑到导管架平台储罐液体晃动的影响,应用有限元法。本着位移边界的一致性,分别建立模型,耦合液体晃动及平台地震响应。考虑平台腐蚀,采用ANSYS软件,利用时程分析方法,实例计算了老龄平台及新服役平台在2种地震波下的响应,得出不同储液深度平台减震率的影响及减震率与储液深度关系的初步结论。该计算结果可为平台超龄服役和提高老龄导管架平台的抗震能力提供参考。     

冰区老龄平台整体时变可靠性分析与更新

建立了冰区老龄平台整体时变可靠性分析模型,并基于Bayes理论研究平台时变可靠性更新方法。根据现场实测冰力时程曲线,将冰载过程简化为具有随机强度和时间间隔的脉冲序列,利用泊松点过程描述冰载发生次数;采用平台极限状态时的基底剪力作为平台整体抗力指标,运用Weibull函数腐蚀模型预测平台抗力衰减;基于条件概率与载荷-强度干涉理论,建立冰区老龄平台整体时变可靠性微分方程,导出时变可靠性与失效率函数分析模型;给出基于Bayes理论对平台抗力衰减影响因子进行修正的方法,通过修正抗力衰减模型对老龄平台可靠性进行更新。分析渤海一冰区平台的时变可靠性,并利用检测数据进行可靠性更新。研究结果表明,随着服役时间的增加,平台可靠性迅速下降,失效率在初期缓慢增大,达到一定服役期后迅速上升。抗力衰减模型对平台可靠性与失效率的评估均有较大影响。随着更新次数的增加,平台抗力衰减函数概率分散性减小,可靠性与失效率准确度提高。     

深水导管架平台抗台风极限承载能力

针对台风引起的甲板上浪问题,采用API模型与Stokes 5th波原理确立上浪载荷计算方法与流程,基于Pushover分析原理,提出广义储备强度系数GRSR以用于服役平台环境条件改变时的承载能力评估。在此基础上,以某深水导管架平台为研究对象,考虑固支与桩-土非线性作用两种边界约束,计算得到平台设计载荷下端向、斜向与侧向3种方向的承载能力曲线与塑性应变分布,并对其极限承载能力与失效模式的内在关系进行深入探讨;进一步考虑甲板上浪载荷作用对平台进行推覆分析,研究不同上浪高度下平台极限承载与失效模式。结果表明,上浪载荷导致平台极限承载能力降低,当上浪高度达到一定值时,平台塑性区集中于导管架顶部,主控失效模式演变为上部组块侧翻倒塌,这与台风后观察到的平台失效模式一致。研究成果可为中国深水导管架平台抗台风工程提供参考。     

低温环境下海洋平台管节点的断裂力学分析

从冬季导管架海洋平台服役的工程实际出发 ,分析研究了管节点的低温疲劳裂纹扩展速率 ,给出了管节点表面裂纹扩展的主要控制变量应力强度因子的计算公式。经过对比和计算 ,得出了在 -2 5℃低温环境下管节点da/dN -ΔK关系式中材料参数c和m的具体值 ,为冬季海洋平台管节点剩余疲劳寿命的估算和安全性评估提供了依据。     

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。     

超强台风下导管架平台结构弹塑性分析

针对超强台风引起的导管架平台甲板上浪载荷,基于三线性上浪载荷时间历程,采用API模型与Stokes 5 th波理论建立了上浪载荷计算方法与流程。在此基础上,应用静力推覆分析方法考察了不同上浪高度下导管架平台结构承载能力与失效模式的变化规律,利用动力弹塑性分析方法探讨上浪高度对导管架平台结构动态特性的影响,结果表明:上浪载荷导致导管架平台极限承载能力降低,当上浪达到一定高度时,平台失效模式由桩基失效演变为导管架顶部失效;平台在弹性和塑性阶段均存在一定程度的动力放大效应,且塑性响应阶段的动力放大效应更加显著。本文研究成果可为我国深水导管架平台的安全评估与优化设计提供参考。     

海洋平台疲劳寿命预测的简化方法

基于ＡＰＩ推荐的简化疲劳分析设计方法,提出了一组平台疲劳寿命预测的简化模型,可以大大简化疲劳寿命预测的计算工作量,方便工程应用;同时给出一个计算实例,４桩腿小型导管架平台的疲劳寿命及其可靠度的评估,可供工程参考。     

基于水深和地质条件的海洋平台的选型优化

针对海上油田开发的特点,综合考虑初期投资、建造运营期的安全性、维修费用、耐疲劳及腐蚀性能、施工工期、施工难易程度和对环境的破坏程度等多项条件,建立了基于水深和地质条件的海洋平台多目标选型优化模型。针对我国近海油田开发的特点,将水深划分为6个深度区间,为每一深度区间提供备选的平台型式,同时将海底地质条件划分为4种类别。采用层次分析法来求解这一选型多目标优化模型。将水深、地质资料以及备选的平台型式提供给具有丰富设计和建造经验的专家,请他们根据文中建立的层次结构模型对备选平台方案进行评判。实例分析表明,利用该模型,可以选择出适合给定水深范围和海底地质条件的最佳平台型式,为海洋平台的初步设计和建造提供依据和参考。     

隔水导管腐蚀分析及维护补救措施探讨

南海东部海域油气田经过多年的开发，在复杂海洋环境与应力腐蚀等多因素作用下，部分平台的隔水导管出现严重腐蚀损坏的情况。为了进一步提高隔水导管服役年限，达到维护井筒完整性屏障、保障油田安全生产作业的目的，在阐明南海东部隔水导管腐蚀现状和腐蚀因素的基础上，分别针对新隔水导管延寿、在役隔水导管维护、后期隔水导管损坏补救这三个阶段，研究提出了隔水导管全生命周期中相应的维护补救措施方案及其各自的技术优势和应用环境，为隔水导管的维护补救提供实施依据。     

先导式油控水阀的建模与分析

为了确保大直径钢管水压试验中高低压切断、放气、卸载等功能的准确控制,进一步降低油控水阀的故障率,使用Solidworks和AMEsim平台建立了一种先导式油控水阀模型,研究了阀芯质量、阀芯夹角、弹簧刚度、阻尼孔直径等参数对先导式油控水阀的性能影响。研究结果显示,减小主阀芯的质量、尽量减小阀芯夹角、采用弹性柱销体替代弹簧、减小阻尼孔的孔径等手段可有效提高油控水阀的使用寿命。仿真及验证表明,先导式水阀的受力情况、响应速度、使用寿命等性能指标均优于传统的油控水阀,并可显著降低加工、维修成本。     

海洋钻井平台关键设备智能维修系统设计与开发

讨论预防性维修的弊端及状态维修理念现存的不足,引入智能维修的概念,在设备实时在线监测基础上,研发以功能业务为主线、多源数据为驱动的海洋钻井平台关键设备智能维修系统,依据故障诊断预警理论,评估平台设备状态并提供合理维修建议。该系统已成功用于辅助平台维修人员开展对顶驱、主机和推进器等设备进行维护维修工作。应用结果表明,该系统报警准确率和诊断准确率分别达97.51%和90.08%,系统可有效降低维修成本,提高维护效率和质量。     

浅海钢质平台的腐蚀与控制

胜利油田埕岛油田地处浅海,海上平台处于复杂的大气、海洋和海泥等腐蚀环境中,腐蚀问题比较严重,防护质量直接影响到平台的使用寿命。结合埕岛油田的工程实际以及有关标准,介绍了较实用的钢质石油平台所采用的防腐蚀涂层结构及阴极保护技术。     

导管架平台甲板荷载长期监测

本文根据导管架平台的结构特点,采用光纤光栅应变监测技术,实现了导管架平台甲板荷载变化的长期监测。该技术不仅可以监测平台使用过程中的荷载变化,还可以应用于平台建造过程中的结构质量称重与重心测量。     

基于振动与声发射信息融合的海洋平台损伤定位方法实验

目前我国海洋平台特别是进入中后期服役阶段海洋平台的安全问题越来越成为制约其正常作业的重要因素。为保证平台服役期间的安全运行,以海洋平台模型为实验对象,通过预制损伤等物理手段模拟平台的不同状态,进行了基于振动与声发射信息融合的结构损伤定位分析实验。①振动定位法实验,经滤波后采用细化FFT法进行信号处理,分析了海洋平台模型完好与损伤状态下信号幅值变化率与损伤位置的对应关系,结果表明：振动法可以在垂直方向上确定损伤位置。②声发射定位法实验,通过确定能量计数的变化与损伤位置之间的对应关系,结果表明：声发射法可以在水平方向上确定损伤位置。③通过对上述两种方法进行信息融合,实现了对海洋平台整体进行损伤定位。④最后通过海洋平台状态监测模型进行了实验验证。结论认为,该损伤定位方法具有较高的可靠度与精确度,可以实现平台损伤的有效定位。     

南海某无人平台外输泵工艺设计研究

海上无人平台在国内的各大海域日益增多,降低了海上设备的操维成本和人力成本,但是无人平台的安全可靠性要求较高。无人平台的油气生产工艺流程多为简易化,原油自油井开采出来后,不经过处理直接进入外输管道。南海某无人平台较为特殊,需要设置外输泵进行增压方可满足生产要求。此文通过设计研究和方案比选,首次在海洋平台上,创新性地采用柴油置换备用泵中的原油,并增设远程启动信号,当运行的外输泵故障后,操作人员可在其他平台或者终端远程启动备用外输泵,进而保证无人平台的正常生产和安全生产。