水下生产系统防沉板结构形式改进研究.pdf

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1、第35卷第4期2016年8月海洋通报ⅣULlUNESCn￡NCEBULLETINV01．35．No．4Aug．2016Doi：10．11840／j．issn．1001-6392．2016．04．011水下生产系统防沉板结构形式改进研究徐蒙，杨树耕，王晗，刘晓峰(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072)摘要：防沉板是水下生产系统的重要基础形式，在海洋工程开发中有着广泛应用。基础承载能力不仅决定防沉板的适用范围，还关乎水下生产系统的稳定性与安全性。运用有限元软件ABAQUS，建立防沉板与土体的相互作用模型，通过平衡初始地应力，设置主从接触，施加重力荷载与

2、位移约束，用Swipe法对不同结构形式防沉板进行数值模拟。比较分析多种防沉板在复合加载模式下的极限复合承载能力差异，讨论了单轴竖向承载力、V—H、H—M荷载空间破坏包络线。计算结果显示，防沉板是否有底部结构、底部结构的形式、布置以及深度对荷载位移曲线以及破坏包络线有着显著的影响。提出了通过改进防沉板结构形式以克服承载力不足的问题的建议，为拓宽防沉板的运用领域提供了参考。关键词：防沉板；水下生产系统；破坏包络线；极限承载力中图分类号：TE88文献标识码：A文章编号：1001—6932(2016)04—0436—07Studyofstructuralimprovemento

3、fmudmatinthesubseasystemXUMeng，YANGShu—geng，WANGHan，LIUXiao—feng(StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：MudmatisanimportantforiBOffoundationusedinthesubseasystemandhasextensiveapplicationinthedevelopmentofoceanengineerin

4、g．Bearingcapacityoffoundationaffectstherangeofmudmatapplication，anditalsorelatestothestabilityandsafetyofthesubseasystem．Byusingnumericalsimulation，themudmat—soilinteractionmodelisbuiltwiththefiniteelementsoftwareABAQUS．Throughbalancingthesoilin-situstress，settingthemaster-slavecontact，a

5、pplyingthegravityloadanddisplacementconstraint，comparativeanalysisiscarriedoutwithmethodSwipetofindoutthedifferencesamongtheultimatebearingcapacityofdifferentmudmatsunderthecombinedloading．Unia)(ialverticalbearingcapacityandfailureenvelopesofV-HandH——Mloadspacearealsodiscussedinthispaper

6、．Thecalculationoutputsshowthatwhetherthebottomstructureexistsornot，theform，arrangementanddepthofthemudmatbottomstructurehavethesignificanteffectonload—displacementcurvesandfailureenvelopes．Finally，itissuggestedthattheproblemoflackingofbearingcapacitycanbesolvedbythestructuralimprovement，

7、whichcanprovideareferencetotheapplicationfieldsofthemudmat．Keywords：mudmat；subseasystem；failureenvelope；ultimatebearingcapacity随着海洋开发技术的发展，水下生产系统在开发深海油气田时具有明显的综合经济优势，已经成为深海油田开发的重要方式。水下生产系统的发展一定程度上影响了我国边际油田及深水油田的开发进程(宋琳等，2013)。对水下生产系统各方面的研究中，基础结构研究作为最基本的部分，影响着水下生产系统的选型、安装、