基于张力腿平台的顶张紧式立管安装分析

论文摘要

随着深水油气开发的蓬勃发展,深水立管安装技术已经成为世界石油工业科技创新的前沿。本文通过借鉴国外工程实践经验,对基于张力腿平台的顶张紧式立管安装过程进行了分析研究。影响立管安装分析的因素主要包括环境因素和作业因素两方面：环境因素主要包括水深、波浪、海流及海风等,其中波浪、海流联合作用产生的水动力载荷是安装分析最重要的影响因素。作业因素主要考虑安装作业过程中的典型工况、立管顶部边界条件的变化、安装平台运动等问题。本文以工程实际为基础对安装过程的顶部边界条件进行合理简化,认为立管组站时补偿器与立管脱离,立管顶部可视为固支；而其他时刻,立管顶部可视为铰支。并根据安装过程合理地假设了三种典型安装工况,即飞溅区工况、海底工况以及完成工况,通过计算分析认为在海底工况下顶部固支时,立管处于最危险状态。立管在安装过程中承受着正常作业可能出现的各种载荷或载荷效应的作用,且深水海域环境条件恶劣,使得安装作业对环境条件的依赖性显著增强,从而导致满足安装环境窗口期的作业时间大大缩小。本文通过借助立管分析软件OrcaFlex建立安装模型,将短期内出现概率大的环境载荷组合成多种工况,计算了立管在安装状态下的极值响应,并由此确定了立管安装环境的窗口期。另外,本文根据立管安装分析所得的结论,通过C++Builder 6.0编译工具,并结合OrcaFlex软件开发了立管安装强度分析程序。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 深水立管系统
• 1.2.1 深水开发平台及立管
• 1.2.2 深水立管安装技术
• 1.3 TTR立管安装研究现状及目的
• 1.3.1 研究现状
• 1.3.2 研究目的
• 1.3.3 课题来源
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 TTR立管安装分析
• 2.1 概述
• 2.2 基本理论
• 2.2.1 真实张力
• 2.2.2 有效张力
• 2.2.3 表观重力
• 2.2.4 水动力计算
• 2.2.5 校核准则
• 2.3 环境载荷
• 2.3.1 水深
• 2.3.2 波浪
• 2.3.3 海流
• 2.4 安装作业
• 2.4.1 安装过程简介
• 2.4.2 典型安装状态
• 2.4.3 边界条件
• 2.4.4 平台运动
• 2.5 本章小结
• 3 安装强度计算
• 3.1 概述
• 3.2 安装模型
• 3.2.1 ORCAFLEX简介
• 3.2.2 基础数据
• 3.2.3 整体模型
• 3.3 安装作业分析计算
• 3.3.1 边界条件对比
• 3.3.2 安装工况对比
• 3.4 静动态分析
• 3.4.1 静态分析
• 3.4.2 动态分析
• 3.5 安装窗口期
• 3.6 安装速度分析
• 3.6.1 安装速度模型
• 3.6.2 下放速度方案
• 3.6.3 下放加速度区间
• 3.7 本章小结
• 4 深水TTR立管计算程序
• 4.1 概述
• 4.2 程序设计技术路线
• 4.2.1 技术路线
• 4.2.2 运行环境及界面
• 4.2.3 开发环境
• 4.3 ORCAFLEX二次开发
• 4.3.1 二次开发接口
• 4.3.2 脚本命令语言
• 4.3.3 二次开发步骤
• 4.4 程序实现方法
• 4.4.1 创建进程调用方法
• 4.4.2 注册表编程
• 4.4.3 调用方法
• 4.4.4 安装强度分析模块交互界面
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢