Stress analysis of top tensioned riser under random waves and vessel motions     

Xiaomin Li  Haiyan Guo  Fanshun Meng 《中国海洋大学学报(英文版)》2010,9(3):251-256

The bending stresses of top tensioned riser(TTR)under combined excitations of currents, random waves and vessel motions are presented in this paper, and the effect of the internal flowing fluid on the riser stresses is also considered. The computation programs which are used to solve the differential equations in the time domain are compiled and the principal factors of concern including the angular movements at the upper and lower ends of the riser, lateral displacements and bending stresses are presented. Then the effects of current velocity, random wave, top tension, vessel mean offset, low frequency motion and internal flow velocity on the bending stresses of the riser are analyzed in detail.  相似文献   

深水钻井隔水管避台撤离动力与长度优化   总被引：1，自引：1，他引：0  

陈黎明  陈国明  孙友义  蒋世全  畅元江  许亮斌 《海洋工程》2012,30(2):26-31

钻井平台作业过程中遭遇强台风时,可能由于种种原因导致隔水管未被完全回收,平台只能下挂隔水管实施撤离。撤离过程中隔水管受到强烈的海流载荷作用,使平台的撤离航向与航速受到严重限制。提出隔水管避台撤离分析方法,建立软硬两种悬挂模式下撤离隔水管有限元模型,进行不同航向与航速下的隔水管悬挂撤离分析,研究隔水管悬挂撤离作业窗口,并对隔水管悬挂长度进行优化。分析表明,隔水管软悬挂撤离作业窗口较大,推荐平台采用软悬挂模式进行撤离,如不具备软悬挂实施条件,提前回收部分隔水管并将其余部分硬悬挂在平台上进行撤离也是一种可行的方案。  相似文献   

涡激致顶张力立管双频参量共振研究     

肖飞  杨和振  卢其进  张黎邦 《海洋工程》2013,31(2):28-34

研究了涡激力作用导致顶张力立管基于双频激励的参量共振机理。随着海洋油气开发走向深水,参量共振成为深海立管设计面临的挑战之一。立管系统一旦发生参量共振,将因应力过大或疲劳损伤而发生破坏,造成油气泄漏从而带来环境污染和重大经济损失。顶张力立管受涡激力作用产生横向运动,引起轴向张力波动,满足一定条件时,立管将发生参量共振。目前研究多以单频外激励探讨立管的马修不稳定性,而实际激励为多频叠加,因此双频外激励被提出并被应用于对立管参量稳定性的探讨。研究建立了顶张力立管非线性耦合的运动方程,并推导了多频激励马修方程,采用布勃诺夫-伽辽金法求解有阻尼马修方程,对比分析了单频和双频激励对顶张力立管参量稳定性的影响,探讨了双频激励马修方程设计深海顶张力立管参量稳定性的应用。研究表明:涡激致顶张力立管产生轴向应力波动,进而导致立管系统发生参量共振的现象值得设计人员关注;此外,实际工程设计中激励函数的选取,对被研究系统参量稳定性特性以及阻尼特性的预测具有决定性影响。  相似文献   

钢悬链线立管与海底相互作用弹性基础梁模拟方法研究     

孟庆飞  黄维平 《海洋工程》2013,31(4):74-78

采用弹性基础梁模型,模拟钢悬链线立管(steel catenary riser,SCR)与海床土的相互作用,推导了弹性基础梁模型的有限元公式,基于该模型编制了钢悬链式立管的动力分析程序,在此基础上,分析了在浮体运动及环境载荷作用下,钢悬链线立管触地点区域的动力响应特征,并与弹簧支撑模型进行了比较。研究表明,弹性基础梁模型对单元长度的敏感性较低,可采用较长的单元,从而减少计算量。  相似文献   

台风下TLP立管系统可靠性评估     

畅元江  王康  张伟国  刘秀全  刘香芝 《海洋工程》2017,35(4):1-7

针对在南海海域频发的台风自然灾害,考虑海况随机性、结构随机性以及作业参数的随机性,采用梯度投影确定取样点的响应面法,分别建立P2D、D2P和P2P(P指生产立管,D指钻井立管)三种作业模式下TLP串行立管系统的结构极限状态方程。并在建立立管可靠性分析模型的基础上,确定一种立管可靠度计算方法。算例结合南海某TLP平台给出了上述方法的具体应用。研究表明,10年一遇台风情况下,P2D、D2P和P2P三种工况中生产立管系统的失效概率均小于0.001%,钻井立管系统的可靠度分别为0.016%和0.113%。在大于200年一遇的强台风情况下,P2P工况时的上下游生产立管系统失效概率均大于0.32%和0.018%。因此建议10年一遇台风情况下,停止钻井立管作业;在大于200年一遇的强台风情况下,停止生产立管作业。研究结果可为南海TLP立管系统可靠度评估及安全作业技术支持。  相似文献   

浮式钻井平台隔水管应急解脱分析          下载免费PDF全文

孙明远  张明贺  刘双莹  黄芳飞  杨宇翔 《探矿工程》2021,48(10):82-87

在深水油气勘探开发中,作业环境复杂多变,为了躲避台风等恶劣天气对海上钻井的危害,防喷器与隔水管的应急解脱成为避免海上钻井事故的关键环节。为探究隔水管应急解脱的反冲规律,分析了隔水管应急解脱的原因及反冲过程,利用OrcaFlex方法建立了应急解脱工况下隔水管系统轴向力学分析模型,利用该计算模型,以南海某1520 m深水井为例研究了张紧力、波浪运动、钻井液密度、平台漂移等因素对隔水管反冲的影响。结果表明,解脱时顶部张紧力越大,解脱后隔水管的反冲位移和伸缩节的冲程变化也越大;随着波浪高度的升高隔水管的反冲响应有加强趋势;波浪方向对隔水管的反冲响应没有影响;管内不同钻井液密度对隔水管反冲影响明显;随着平台漂移距离的增加,隔水管的反冲响应更加剧烈。研究结果对保障反冲时隔水管的安全有一定指导意义。  相似文献   

柔性立管钟型嘴形状参数设计研究     

陈柏全  李英  余建星  程阳 《海洋工程》2015,33(4):28-34

钟型嘴限制柔性立管顶端部分的过度弯曲,进而保护柔性立管。针对规范API RP 17B中曲率与弧长成线性关系的钟型嘴几何形状进行优化设计研究,提出两种优化方案。首先推导规范方案及优化方案的钟型嘴几何公式,再分析对比不同方案中钟型嘴的弧长与质量,最后利用OrcaFlex软件对比分析不同方案中柔性立管顶端部分的曲率、柔性立管与钟型嘴的接触力以及柔性立管顶端部分的有效张力,对优化方案进行综合评估。结果表明:形状优化后的钟型嘴不但均能够满足保护柔性立管的性能要求,而且在体积和质量方面均得到改善,其中曲率与弧长的平方根成线性关系的钟型嘴的体积和质量最小。  相似文献   

Experimental Investigation on Vortex-Induced Vibration of Steel Catenary Riser   总被引：1，自引：1，他引：0  

范宇婷  毛海英  郭海燕  刘庆海  李效民 《海洋工程》2015,29(5):691-704

Steel catenary riser (SCR) is the transmission device between the seabed and the floating production facilities. As developments move into deeper water, the fatigue life of the riser can become critical to the whole production system, especially due to the vortex-induced vibration (VIV), which is the key factor to operational longevity. As a result, experimental investigation about VIV of the riser was performed in a large plane pool which is 60 m long, 36 m wide and 6.5 m deep. Experiments were developed to study the influence of current speed and seabed on VIV of SCR. The results show that amplitudes of strain and response frequencies increase with the current speed both in cross-flow (CF) and in-line (IL). When the current speed is high, multi-mode response is observed in the VIV motion. The amplitudes of strain in IL direction are not much smaller than those in CF direction. The seabed has influence on the response frequencies of riser and the positions of damage for riser.  相似文献   

Frequency domain analysis of marine risers with time dependent tension     

P.D. Spanos  W.Y. Tein  R. Ghanem 《Applied Ocean Research》1990,12(4):200-210

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海洋立管综合环境条件设计标准研究     

刘德辅  王树青等 《海洋工程》2001,19(2):13-17

首先用有限单元法推导海洋输液立管在外界环境荷载条件下的侧向振动微分方程。对渤海某海区的15次风暴过程作了抽样分析，得到以波高为主时的波高、流速序列和以流速为主时的波高、流速序列，并对其进行了Weibull、Gumbel、Lognormal等适线分析，以确定各序列的最优分布形式及相应的特征值。用重点抽样法进行随机模拟得到联合概率为百年一遇的波高的流速。针对线海固定式平台铰接的海洋输液立管，以最大应力为控制条件确定其联合设计标准，并与其它方法作了比较，得到一些有益的结论。  相似文献