深水顶部预张力立管管中管结构强度参数敏感性分析.pdf

《深水顶部预张力立管管中管结构强度参数敏感性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第44卷第4期船海工程Vo1．44No．42015年8月SHIP＆0CEANENGINEERINGAug．2015DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2015．04．025深水顶部预张力立管管中管结构强度参数敏感性分析康庄，张立，张立健，何宁(1．哈尔滨工程大学船舶工程学院深海工程技术研究中心，哈尔滨150001；2．海洋石油工程股份有限公司，天津300451)摘要：通过分析立管结构的受力控制方程，使用非线性时域分析软件OrcaFlex建立管中管结构的有限元模型，分析生产TTR在正常操作状态时，不同

2、顶部张力系数、不同波高和谱峰周期对立管强度的影响，并根据APIRP2RD规范校核管中管结构外管和内管的应力。结果表明，随着顶部张力系数增加，外部套管有效张力和等效应力均增大明显，内管改变不敏感；当波浪周期逼近平台运动周期，随着波高的增加，外管的有效张力和最大等效应力均增加，内管微幅变化；校核API规范，立管结果满足要求。认为在顶部预张力立管校核时，应对其进行敏感性分析，协调多个参数以使其性能达到最优。关键词：顶部张紧式立管；敏感性；1TrF；波浪中图分类号：U674．38文献标志码：A文章编号：1671-7953(201

3、5)04-0099-05顶部张紧式立管(TI'R)主要功能是用于生的张紧器系统为立管提供张力，与之对应的顶部产、注水、完井、钻井以及气举等，是海洋油气开发张力系数(toptensionfactor，1_rF)不但影响着立中必不可少的立管类型之一。在干树平台中，管的VIV运动J、立管弯曲、立管间的干涉效应1TrR连接水下井口和水上生产设备，从海底井口等J，更直接地会对立管强度产生重要影响；穿过平台的龙骨位置延伸到平台的生产甲板附立管遭受的环境载荷会改变整个半潜平台一rITrR近。利用外部套管和内部生产管来传输油气到干耦合系

4、统的运动，其中最主要的是波浪影响。树生产平台上面，外部套管为整个立管提供有效在以前的强度分析中，常用的方法是建立管的机械防护，内部生产管作为油气等流体的通中管结构的等效合成模型，多管线截面用一个等道。效截面来模拟，等效前后各截面属性之和不变。我国目前的海洋工程经验多针对于浅水区等效合成模型的明显缺点是不能充分模拟不同单域，关于深水立管的分析工作相对较少。而立管层立管的环境，并且不能模拟管中管结构之间的是相对脆弱的构件，有文献对简单形式立管如钢扶正器作用J，等效分析结果也与管中管结构有悬链立管进行了敏感性分析j，但未见对于

5、复杂较大差别。常用时域分析软件OcraFlex，考虑加管中管形式的1_rR结构强度敏感性分析工作的入管中管结构分析功能，使得这一问题得到解决。报道。文中对安装在半潜平台下的，IfItR立管系统进行典型TYR管中管结构，中央管线被外部保护结构强度的参数敏感性分析，分析参数有立管顶性套管包围j，其结构形式比其他类型立管相对部张力系数肿、波浪，获得其对立管强度的影复杂，对其结构强度产生影响的参数相对较多。响，并使用APIRP2RD规范校核。对于1TrR结构而言，主要地，安装在海洋平台上1理论分析收稿日期：2015—05—11选

6、取大地坐标系，海底为z轴参考零点，基修回日期：2015—06—07于小变形梁控制条件，rITI1R受力水平运动控制方基金项目：国家科技重大专项(2011x05027—002—004—008)程为第一作者简介：康庄(1978一)，男，博士，副教授善(E，髻)一d2x—c一+研究方向：海底管道和立管以及涡激振动E-mail：Kangzhuang1978@126．com(m+m+m+m一一)=(1)99康庄，等：深水顶部预张力立管管中管结构强度参数敏感性分析船海工程第44卷式中：E，—一立管的抗弯刚度；10rn。模型的基本结构

7、和半潜平台升沉运动——立管的轴向张力；RAO见图1。——单位长度立管的重量；——作用于单位长度立管的垂向载荷；m+m。+m⋯+m——一单位长度立管质量、液体质量、立管和内液附加质量的总和；——波浪海流载荷的莫里森方程。。垂向运动控制方程叫为警一未[Vdz+A=0(2)a)潜平白立管结构布簧式中：1立管所受剪力J，V=一[&21／(3)g●按莫里森方程确定波浪海流载荷，使用下列至修正后的计算公式。蚓fx(，)=pC()"IT。2()(z，)+c)(z,t)一一警l升沉运动阁期／sb)半潜平台升沉运动RAO(4)图1半潜平台

8、一立管系统结构布置rITrR顶端通过keel节点与干树半潜平台相以及半潜平台升沉运动RAO连，半潜平台的移动随时间变化函数为S()；TrR底端与井口通过柔性节点相连，井El安装BOP防3参数敏感性分析喷器通过锥形应力接头与1TrR铰接，其边界条件顶部张力系数m=张紧器张力／立管湿重，描述为决定着张紧器对立管的张力，进