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水下采油树井口连接器是连接采油树和井口的关键设备,对深海水下勘探开发及采油树的安装连接具有不可或缺的重要意义。以一种锁块式水下连接器为例,介绍其结构组成和工作原理,通过有限元建立连接器的三维模型,分析连接器在下放安装工况、连接锁紧工况、正常生产工况和钻完井工况下的连接性能,得出井口与采油树本体接触面作用力、VX钢圈接触应力和锁块受力情况随外部载荷的相互关系。结果表明,VX钢圈在整个过程中都能够保持良好密封,井口与采油树本体接触面未发生分离,弯矩对连接器连接性能影响很大,在额定弯矩作用时连接器部分锁块已发生弹塑性失效。 相似文献
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以两模块平台集成化箱体式连接器为研究对象,研究此类连接器的力学特性,探究箱体式连接器的应力分布状态以及重要力学参数。以弹性接触方程为基础,采用罚函数方法,建立连接器本体、钢轴与轴承座之间的接触关系,结合模型试验,验证所提出接触计算方法准确性,并进一步对连接器半对称结构进行极限强度分析。分析结果表明:连接器的纵向和垂向的极限承载力约为40 000 k N,其纵向弹性刚度约为3×109N/m,垂向弹性刚度约为1.5×109N/m。对连接器应力分布进一步分析表明,连接器主体结构的水密舱壁为主要承力构件,其轴承孔周边区域为应力集中的主要区域,当荷载较大时,轴承孔周围会率先发生屈服破坏,因此,连接器带孔水密舱壁的材料强度是影响连接器整体极限强度的主要因素。 相似文献
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深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6 000 m级"海龙Ⅲ"号ROV搭载"大洋一号"船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。海上功能测试和试验性应用结果表明,"海龙Ⅲ"ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。 相似文献
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深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究，以及海洋石油工程服务等水下综合作业，能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。本文结合国内外深海ROV装备和技术发展现状，以新研发的6000米级“海龙III”号ROV搭载“大洋一号”船执行的2018年南海综合海试和48航次为例，从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面，详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程，对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。经过海上功能测试和试验性应用结果表明，“海龙III”ROV各项性能指标满足设计要求，验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力，创新了深水ROV作业方法手段，分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处，并结合实际应用提出后期改进计划，以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。 相似文献
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水下生产系统跨接管结构极限承载能力分析 总被引：1，自引：0，他引：1
跨接管是水下生产系统的主要构件之一,水下地形变化易导致跨接管两端承受较大边界位移载荷,对水下生产系统的结构安全性产生不利影响。研究并分析了端部相对位移载荷作用下跨接管结构的极限承载能力及跨接管失效模式的特点,表明整体轴向压缩位移分量是导致跨接管结构发生极限破坏的主要因素。在此基础上考虑了内表面周向裂纹对跨接管极限强度的影响。分析结果表明:当裂纹较小时,因弯管截面的椭圆化和塑性屈服,轴向压缩位移很容易使跨接管发生整体压缩失效;当裂纹较大时,因为裂纹韧带区的高应力效应,跨接管会在整体压缩失效之前达到极限状态;最终失效模式取决于裂纹的位置及大小。 相似文献
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为解决现有深水连接器连接性能研究中力学分析建模不准确,且缺乏抗弯抗扭能力分析的问题,基于ABAQUS有限元分析软件对深水连接器进行三维模型动态仿真分析,对连接器的受力、密封性能以及在实际工程需求中不同内压下的抗弯及抗扭性能进行深入研究。结果表明:在安装及生产两种工况下,深水连接器各部件除密封环外受力均满足其强度设计要求,密封环接触表面发生合理塑性变形,满足密封要求;随着内压的增加,深水连接器的抗弯能力逐渐下降,抗扭能力则呈现增加的趋势;极限弯矩分别在0 MPa与35 MPa内压下的判定依据为密封失效,在14 MPa与52 MPa内压下的判定依据为下毂座屈服,而极限扭矩在不同内压下的判定依据均为密封失效。 相似文献
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介绍了海洋石油钻井设备水下连接器,以H-4型水下连接器在现场使用中出现的故障现象为例,通过对H-4型水下连接器的结构原理的分析,分析在现场使用连接器发生脱不开故障的原因,并根据原因介绍了其预防的措施;旨在为海洋浮式钻井平台现场使用水下连接器作业提供借鉴和指导作用. 相似文献
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防沉板基础裙板入泥阻力计算和长度设计是海洋工程水下生产系统基础设计的关键,基于南海番禺和荔湾地区水下防沉板基础裙板贯入模拟试验,验证了Lunne和Eide等建立的裙板入泥阻力经验计算方法对南海水下生产系统防沉板裙板设计的可靠性,确定了南海地区裙板入泥的端部阻力系数(0.320～0.360)和侧摩阻力系数(0.008～0.014 5),为南海水下生产系统防沉板基础裙板入泥阻力计算和裙板长度设计提供了依据,确保了南海地区水下生产系统的顺利安装。在工程地质调查时,既可以进行土壤钻孔取样并与已开展裙板贯入模拟试验的番禺和荔湾地区土壤组成和粒度对比,也可开展静力触探试验或裙板贯入模拟试验,得到裙板入泥的端部阻力系数和侧摩阻力系数。 相似文献
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随着近海渔业的枯竭,海洋养殖业逐渐向深远海发展,但深远海养殖易受极端天气影响,本文基于海洋采油平台设计了一种八边形单元升降式网箱,为降低极端天气对养殖效益的影响提供了可能。针对单元升降式网箱结构安全性问题,本文基于ANSYS/Mechanical建立了单个单元网箱和四单元网箱在水面和水下两种状态的分析模型,通过相位角搜索程序确定不同状态下的工况,最终计算出两组网箱在两种状态下的应力和变形情况,完成对网箱强度的校核。仿真计算结果表明：单元升降式网箱可以通过下降到水面以下的方式有效应对极端天气;支撑桩腿与套筒之间的连接处是单元升降式网箱的结构薄弱处。单元升降式网箱为模块化、高效益化、灵活化深海养殖提供了一种解决方案。 相似文献
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Fractures not only control the distribution of oil and gas reservoirs, but also are key points in the research of oil and gas reservoir development programmes. The tectonic fractures in the Lower Cambrian shale reservoirs in the Feng'gang No. 3 block are effective reservoir spaces for hydrocarbon accumulation, and these fractures are controlled by palaeotectonic stress fields. Therefore, quantitatively predicting the development and distribution of tectonic fractures in the Lower Cambrian shale reservoir is important for the exploration and exploitation of shale gas in the Feng'gang No. 3 block. In the present study, a reasonable geological, mechanical and mathematical model of the study area was established based on the faults systems interpreted from seismic data, fracture characteristics from drilling data, uniaxial and triaxial compression tests and experiments on the acoustic emissions (AE) of rocks. Then, a three-dimensional (3-D) finite element method is applied to simulate the palaeotectonic stress field with the superposition of the Yanshan and Himalayan movements and used to predict the fracture distribution. The simulation results indicate that the maximum principal stress value within the study area ranged from 269.97 MPa to 281.18 MPa, the minimum principal stress ranged from 58.29 MPa to 79.64 MPa, and the shear stress value ranged from 91.05 MPa to 106.21 MPa. The palaeotectonic stress field is controlled by the fault zone locations. The fracture development zones are mainly controlled by the tectonic stress fields and are located around the faults, at the end of the fault zones, at the inflection point and at the intersection of the fault zones. 相似文献
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深海采矿作为新领域资源重点开发项目,国外已开展部分试验研究,国内现阶段仅停留在重点设备部件级功能验证,还未开展过系统整体联动,距离海洋油气等正在进行的规模化商业开采还有很大距离。本文以深海采矿系统整体联动模型为基础,与海洋油气工程作业平台技术模型进行对比,对整体联动风险点进行深度分析,并根据重点风险部件开展其悬挂模式、力学模型研究,探讨深海采矿系统整体联动时应急撤离的策略。研究总结了深海采矿系统整体联动的特点,提出了管道摇摆幅度超出设计范围、平台升沉行程超出伸缩冲程范围等两大关键风险点、提升硬管受力分析方法和对应的应急撤离方案,对深海采矿工程总体设计和工程实施具有指导意义和参考价值。 相似文献
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耐压结构是深海潜器的重要组成部分,但在深海的高压环境中却存在内爆的风险。为研究陶瓷耐压结构水下内爆的流场特性,使用针对可压缩多相流问题开发的开源代码,采用直接数值模拟,应用自适应直角网格,对两种压力条件下的耐压结构水下内爆进行了数值模拟。通过低压模拟结果与理论解和试验值比较,验证了模拟方法的有效性,进而开展万米级深海陶瓷耐压结构水下内爆模拟。分析发现：陶瓷耐压结构发生内爆后,其内部气腔存在多次压缩—反弹现象,深海环境压力越大则反弹越不明显;气腔反弹阶段,在结构外部将产生数倍于深海环境压力的冲击波,且传播速度接近声速;冲击波压力峰值与到球心距离呈负指数幂函数关系;在相同深海环境压力下,耐压结构外部监测点的冲击波压力与球体半径呈正比例关系。 相似文献
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针对南海油气田勘探开发溢油污染防治需求,开发了国内首套深水区水下溢油三维可视化模拟系统,由三维海流预报模型、深水溢油模型、三维可视化仿真系统和数据库组成。海流预报模型基于ROMS模式,通过考虑波致混合影响,并利用最优插值技术同化卫星测高资料和嵌套技术,保障了预报结果的准确性。深水溢油模型由羽流模型和对流扩散模型组成,考虑了卷吸、油气分离、溶解、水合物生成、漂移、扩散等复杂过程。系统能够预测深水区水下油气泄漏后行为和归宿过程,提供油、气、天然气水合物粒子的大小、分布、移动速度和漂移轨迹、扩散面积、水体溢油残存量、水面溢油量等三维可视化动态模拟结果。目前系统已经在油气田勘探开发中得到应用,为南海深水溢油应急提供了重要支撑。 相似文献
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Jae-Won Oh Hyung-Woo Kim Sup Hong Ki-Young Sung Dae-Sung Bae 《Marine Georesources & Geotechnology》2017,35(1):120-126
To design the deep-sea mining robot, it is essential to analyze the tribological characteristics of its roller. In this study, we introduced the dynamic simulation model to analyze the tribological characteristics of the roller for deep-sea mining robot, considering the temperature, viscosity, viscous damping force, and gap size between the inner and outer rib seals. Effective viscosity changes with gap size in micro/nanoscale while the effective viscosity is equal to the kinematic viscosity in macroscale. For the stable operation of the roller, the effective viscosity must be less than the critical viscosity. As the gap size decreases, the effective viscosity increases while the critical viscosity decreases. This study shows that the gap size between the inner and outer rib seals of roller is the most dominant factor in designing the roller for deep-sea mining robot to use at relatively low temperatures that are found in the deep-sea environments. 相似文献
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针对十万吨级深远海养殖工船在波浪中的阻力和运动响应开展了船模试验与模拟计算,并对其最小推进功率进行了校核。以试验流体力学（EFD）模型试验与模型尺度计算流体力学（CFD）模拟计算的结果进行对比作为方法验证,将实尺度CFD模拟计算的结果直接用于最小推进功率的校核。结果显示,EFD模型试验结果与模型尺度CFD计算结果误差在10%左右,计算精度满足工程要求。在规定的恶劣海况下该船型波浪增阻占总阻力的比例最高可达56.3%,螺旋桨转矩可达最大转矩的63.9%。等级2简化评估法得到的最小推进功率为等级1线评估法给出的最小功率线值的58.9%。研究表明实尺度CFD模拟计算可直接用于船舶最小推进功率的校核,此深远海养殖工船使用等级2简化评估方法进行校核更容易满足规范要求,其最小推进功率应不小于6 833 kW。 相似文献
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面对通航区很可能发生的船舶抛锚、落物以及沉船等事故造成的危险,使用新型沉箱防护设施对水下生产系统进行安全防护,但目前撞击载荷下沉箱防护设施的安全评估标准并无明确界定。采用有限元方法对水下生产系统沉箱安全防护设施的撞击损伤进行了深入研究,考虑不同落物形状、下落速度、落物质量、碰撞位置对沉箱防护设施撞击损伤的影响。结果表明,锚、长方体落物对沉箱撞击最严重;撞击速度和落物质量与撞击应力成正比;对于非对称开孔的沉箱顶盖,距离开孔较近区域为应力敏感区,受到撞击时撞击应力较大。 相似文献