基于OFFPIPE的海底管道S型铺设计算机辅助优化设计技术

OFFPIPE是海底管道铺设设计中广泛使用的功能强大的铺管分析软件,但是,该软件也存在对托管架建模不够精确、手动操作过程较繁琐以及输出结果难于被数据处理软件读取等缺点。文章论述了采用Delphi开发了一套针对OFFPIPE的辅助优化设计软件,具有对托管架精细建模、OFFPIPE外部程序自动控制、OFFPIPE输出文件读取等技术特点,使繁琐的人工设计调整过程完全自动化。该软件大大提高了OFFPIPE的使用便捷性和效率,在海底管道铺设设计领域有很高的应用价值。     

“中油海101”铺管船托管架优化设计

为了解决"中油海101"铺管船无法向50 m以上水深铺设的难题,优化设计出一套能够满足台湾海峡铺设要求的3节托管架。运用OFFPIPE软件进行DN150~DN1050管道铺设分析,得到优化设计后的托管架托辊上载荷大小;再通过有限元软件ANSYS中的水动力AQWA模块获得了铺管船的水动力运动响应结果;最后用有限元软件ABAQUS对托管架整体强度进行校核,校核结果表明,托管架结构强度满足设计要求。经过优化设计后的3节托管架能够满足"中油海101"铺管船DN150~DN1050管100 m水深的铺设要求,提高了原有铺设能力和作业效率。     

海底管道维修过程中的疲劳分析研究

在海洋油气田中,海底管道是输送油气水介质的关键设施,海底管道一旦遭受破坏,油气田的正常生产将无法进行。海底管道的维修十分重要。本文依据S-N曲线及MINER线性累计损伤理论,利用OFFPIPE软件建立海底管道铺设模型,对海底管道维修过程进行疲劳分析,论证了各对应海况下按方案施工的可行性,同时也为维修过程选择合理的施工海况提供了计算支持。     

OFFPIPE软件在海底管道铺设中的应用

简单介绍了《海底管线安装和结构分析软件——O FFPIPE》的特点和能力,并以岙山—镇海海底管道工程为例,对E段海底管道水深17m(1985年国家高程基准)以内采用SL901铺管船铺设管道的应力进行了分析和计算,为管道铺设提供了理论依据。通过现场实际铺设工程的检验,证明O FFPIPE软件的分析结果正确,完全可以用来指导海底管道的施工。     

“海洋石油201”用于陵水17-2气田深水钢悬链立管铺设的可行性分析北大核心CSCD

为充分发展我国自有深水铺管装备能力,对"海洋石油201"(HYSY201)铺管船用于陵水17-2气田深水钢悬链立管(SCR)S-Lay铺设的可行性进行了研究。以外径323.9 mm的SCR为例,采用有限元软件OrcaFlex就SCR起始、正常和终止铺设等3个阶段进行了静态分析,并基于静态分析结果选择对应的关键步骤进行了动态分析,评估了SCR最大顶部张力、上弯段和悬垂段的最大应变、托管架滚轮最大支反力等,进而判断HYSY201可否用于陵水17-2气田SCR的铺设。结果表明,HYSY201可用于陵水17-2气田外径不大于323.9 mm的SCR的铺设作业,但是无法用于外径为457 mm的SCR铺设作业,需要使用其他更高能力的S-lay铺管船或J-lay铺管船完成铺设。本文研究结果为陵水17-2气田深水SCR铺管船的选择及铺设方法的确定提供了重要的参考依据,具有实际工程指导意义。     

基于配点法的海洋铺管S段力学分析与计算

海洋管道的工作环境特殊性,其铺设施工质量直接影响后期使用性能及维护保养成本。对海洋管道铺设过程中的变形量计算与分析,尤其是S段变形量的控制是确保其施工质量的重要手段。采用三次B样条函数对铺管时的悬跨曲线进行拟合,利用加权残数方法中的配点法对数学模型建立求解方程,并在求解非线性方程组时,利用牛顿法迭代求解,得出管道各节点的受力情况。开发出相应的海洋管道铺设力学计算软件,并进行了实例计算,从而为海洋管道的铺管作业施工提供了有效的技术手段,具有应用价值。     

浅水域双层海底管线S型正常铺设静态分析方法研究

本文以海洋石油某浅水海域12"/18"双层海底管线铺设项目为例,重点阐述了海底管线正常阶段铺设分析以及海管局部屈曲校核的内容和方法。笔者利用OFFPIPE有限元计算软件建模与试算,确保应力、应变等结果符合DNV规范要求。对浅水域海底管线铺设分析及海上施工作业具有借鉴和指导意义,同时为从事海底管线铺设工作的人员提供学习与参考。     

蛇形铺管形状对海底管道横向屈曲的影响

蛇形铺管法是一种有效控制管道横向屈曲的方法,该方法的关键是使管道在预设位置激发屈曲,且管道后屈曲的弯矩及应变控制在合理的范围内。文章提出了一种新的蛇形铺管形状,即正弦曲线形状,基于ANSYS软件建立了用于平坦海床上蛇形铺设管道横向屈曲分析的计算模型,对正弦曲线形状的蛇形铺管形状进行了分析,并与工程普遍采用的弧形铺管形状进行了对比。对比分析表明,正弦曲线铺管形状有效地降低了管道屈曲的临界荷载,且管道后屈曲的弯矩及应变更低。     

深水S型铺管环境参数敏感性研究

本文以国内某深水海管S型铺设为例,对铺管过程中的环境参数敏感性进行了研究。在运用Orcaflex铺管过程分析计算的基础上,研究了波浪、海流、土壤特性等环境条件对管道内力、形态的影响。为深水海管的铺设设计及铺管船参数的选取提供了理论依据。     

S-lay型和J-Lay型铺管船的功能扩展研究

铺管船除了具备管道铺设功能以外,还应该具备管道弃置回收作业以及安装水下生产设施(如PLET)的功能。介绍了使用J型铺管船来进行管道铺设、弃置回收及水下生产设施安装的过程。基于J型铺管方法设计了一套多功能水下生产设施安装系统,以解决S型铺管船不具备安装水下生产设施能力的问题,并扩展了J型铺管船的相关功能。结合设计的多功能水下生产设施,提出了铺管船使用此套装置来安装水下生产设施的步骤,对南海的管道铺设和水下生产设施安装具有指导意义。     

海底管道S型铺设的计算机辅助设计

在S型海底管道铺设设计中,通常采用手动建模并调整作业线设置参数的传统设计方法.鉴于该传统方法存在费时、费力、无法用于复杂结构的托管架等局限性,开发出一套海底管道S型铺设辅助设计程序.该程序能够为任何形状的作业线建立精细的托管架模型,并自动计算最佳设置的支撑滚轮坐标.该程序采用有限元方法对海底管道静态S型铺设问题进行求解...     

实验设计方法在气井完井管柱选择中的应用

当深层高温高压气井采用酸压措施生产一体化管柱完井投产时,既要防止管径太小酸化压裂时摩阻太大导致井口施工压力太大,影响井口的安全性,也要防止管径太大井筒携液能力差,使气井过早停喷,因此需要选择合理的完井管柱或完井管柱组合。通过利用实验设计软件对影响气井井口施工压力的4个主要参数进行优化设计,在优化设计的基础上对设计出的14种参数组合进行了井口施工压力计算,并进一步回归出了井口施工压力计算方程,经与实际计算的结果对比,模型的平均相对误差为0.24%,同时还利用优化设计得到了不同井深不同管柱组合下的井口施工压力曲线图版,可以从图版上很直观地选择管柱。运用该方法可以计算不同参数组合下的井口施工压力并进行敏感性分析,也可以对新井进行管柱优化设计。     

Model test investigation on an innovative lifting system for deepwater riser installation

An S-lay crane barge, named CNOOC 201, has been built for pipe laying in deepwater oil/gas fields in the South China Sea. It is due to be commissioned by the end of the year 2010. A special lifting system is developed to meet the challenge that installing deepwater risers from an S-lay barge is difficult and has not been achieved. The purpose of this paper was to investigate the model test on such an innovative system, which has to be done before field application. By applying the similarity theory, the movement of the S-lay barge is simulated through a six degrees-of-freedom motion platform, and a truncated model riser is utilized for the model testing. The displacement and force boundary conditions at the truncated position of the riser are obtained from the catenary governing equation and become realized by a slideway cart and a loading system designed to control the configuration of the model riser, which presents a similar configuration to a real riser in deepwater. The test results are in very good agreement with theoretical calculations, showing that the active truncated test is applicable for controlling the configuration of the deepwater riser in model testing investigation.     

施工中常见的管件质量问题及解决方法

在石油化工管道施工及生产过程中,遇到管件（尤其是三通、弯头及大小头）的质量问题不少,有的甚至酿成了大事故。作者结合工作实践,对管件存在的质量问题、造成质量不好的原因及防止措施,进行了比较详细的论述。     

泥水平衡法顶管施工技术在大口径管道穿越高速公路中的应用

在川气东送的管道工程中,大口径管道穿越高速公路的施工,尤其是穿越地下水丰富的冲积、湖沼相沉积的粘性土和粉土地层,要求高,难度大,不仅要使挖掘面稳定,对管体周围土体扰动小,还要确保高速公路的安全。因此,主要介绍了泥水平衡法顶管施工技术在穿越工程中的应用。     

大口径长输管道弯管角度测量计算法

油气长输管道在经过丘陵、冲沟、河流等地形起伏段时,常常会遇到弯管角度的测量和计算问题,而且弯管角度测量及计算的准确与否,直接影响到下一道工序的施工质量。文章分析了弯管角度测量在长输管道施工中的重要性,着重介绍了弯管角度的测量计算方法———同坡法和异坡法,并通过实例说明了该方法的具体应用,强调了实际测量需注意的问题。     

中亚管道清管、试压技术的研究与创新

油气输送管道清管、试压是管道建设安装工作程序的重要一环。结合中亚天然气管道施工实例,介绍了管道清管、测径的技术要求和主要设备,清管、测径过程以及中亚管道测径所用的新技术等。重点介绍了中亚天然气管道试压时的管段划分、试压施工及现场操作,如上水及现场操作、强度试验、严密性试验、排水等,并给出了管道清管、测径的操作建议和试压施工时应注意事项。     

顶管穿越施工技术

以甬—沪—宁原油管道工程江苏宜兴段溪梢北河穿越工程为例,介绍了一种河流穿越的施工方法——顶管穿越法。从工程概况、施工准备、施工流程和技术措施方面进行了详细的阐述。重点介绍了工作井、接收井的制作、就位,顶管设备的顶进和纠偏,穿越主管道采取的主要技术措施以及顶管穿越河流时应注意的几个问题。     

基于上下位机的中频弯管机控制系统(续)

针对原中频弯管机组感应圈位置控制存在的问题,设计了一套感应圈伺服定位控制系统,用于调节感应圈位置,从而保证弯管煨制过程中加热区域温度的均匀。介绍了该伺服定位控制系统的组成及工作原理,给出了常见故障的预防措施。     

GDTJ系列管道下沟滚轮托架

管道下沟作业是长输油气管道工程施工中的重要工序。随着管道施工技术和装备的发展,传统的吊管带逐段间断式下沟的方式已无法满足管道施工高质量、高效率的要求。GDTJ系列管道下沟滚轮托架可实现油气管道下沟作业的机械化、流水化,工效比传统吊管带下沟方式提高了5倍以上。该设备由吊架和滚轮组两部分组成,吊架采用H型框架结构,滚轮轴承采用背对背安装,结构合理,承载力强,质量稳定可靠,应用钢管规格为φ610 mm~φ1219mm,实测下沟最高速度达35m/min,各项技术指标达到国外同类产品水平,已在陕京三线、日东管道、西气东输二线、西气东输三线等管道工程中推广应用,实现了国产化,大幅节约了购置成本,维修保养更为方便。