深水法兰连接机具的结构设计及水下稳定性分析

哈尔滨工程大学硕士学位论文深水法兰连接机具的结构设计及水下稳定性分析姓名：李伟申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：房晓明20081201深水法兰连接机具的结构设计及水下稳定性分析作者：李伟学位授予单位：哈尔滨工程大学相似文献(10条)1.期刊论文邓德衡.谭家华浅水大直径薄壁管道铺设方法-中国海上油气(工程)2001,13(2)通过对常规铺管船的分析,提出浅水大直径薄壁管道铺设方法及作业原理.该方法能够解决浅水大直径薄壁管道的铺设难题.2.学位论文周俊深水海底管道S型铺管形态及施工工艺研究2008海底管道是海洋油气资源开发的生命线，对海底石油和天然气的生产和外输起着关键性的作用。由于深水海洋环境十分恶劣，海底管道同时受到弯矩、轴向拉力和静水压力的共同作用，其安全性受到很大的挑战，因此开展深水海底管道铺设施工工艺和铺管形态的研究显得尤为重要。深水海底管道铺设有三种方法：S型铺管法、J型铺管法和卷管式铺管法，本文在系统地分析和总结国内外这三种铺管法现状和优缺点的基础上，运用悬链线理论对S型铺管法的铺设形态和受力性能进行了详细的研究，在理论研究的基础上开发了自然悬链线法和刚悬链线法的计算分析程序。利用悬链线程序对S型管道铺设进行了参数敏感性分析，总结了不同初始参数下管道张力、铺设形态和极限铺设水深的变化规律。提出了深水海底管道铺设的技术性建议，为实际管道铺设作业提供理论基础。本文的主要研究内容和成果概述为以下几个方面：(1)系统研究了S型铺管法国内外的发展现状和趋势，对管道的制作工艺和施工步骤进行了详细阐述，总结了S型铺管法的施工流程，比较分析了新型S型铺管法相对于传统S型铺管法的优势。并列出了近年来S型管道铺设的一些工程实例和遇到的问题。(2)运用悬链线理论建立了S型铺管法的静平衡微分方程，分别用自然悬链线法和刚悬链线法对平衡微分方程进行了数值求解，并结合中间段和托管架部分研究了S型铺管法的铺设形态和受力性能。在理论研究的基础上应用数值方法开发了相应的计算分析程序，计算分析了从铺管船到海床的管道整体形态以及各点的弯矩和轴力，同时结合DNV-OS-F10l规范还可以计算分析一定规格管道所能铺设的极限水深。(3)通过悬链线程序对海底管道铺设进行了参数敏感性分析，得出不同初始参数下(水深、管径、壁厚、配重层厚度、托管架长度、管道初始倾角、钢材等级、控制应变等)管道的张力、铺设形态和极限铺设水深，总结了深水海底管道施工铺设的一些规律和建议。对不同水深下管道的弯矩和轴力进行了计算分析，发现铺设水深对管道弯矩图的形状有明显的影响，对轴力图的形状影响不大，水深越大反弯点以下部分的弯矩曲线越扁平。3.会议论文UrichWinker.广临黑尔戈兰沙丘的海底管道——新式管材使一项惊人的HDD工程成为可能2002本文详细介绍了黑尔戈兰沙丘的海底管道的水平定向钻进铺设施工情况.这种管道包含了供水管、排水管、供电电缆、通信电缆及其它备用管.4.学位论文梁振庭深水海底管道铺设受力性能分析2008海底管道是深水油气开发建设工程的重要组成部分，对海上油气田的开发、生产和外输起着关键性的作用。受到深水恶劣海洋环境的影响，海底管道铺设具有不可预见的风险性，尤其当海底管道受到弯曲、轴向拉力以及静水压力的组合作用下，其临界屈曲的危险性更突出。因此，开展深水海底管道铺设过程中的受力性能研究显得尤为重要。深水海底管道铺设有三种方法：S型铺管法、J型铺管法和卷管式铺管法，本文在系统地分析和总结国内外这三种铺管法现状和发展趋势的基础上，对海底管道在深水铺设施工过程中受到弯曲作用及弯曲和静水压力组合作用的承载能力、管道椭圆化屈曲变形及屈曲传递等一系列问题进行了较为深入的研究，并结合3000m水深海底管道铺设所面对的工程实际问题，提出了一些管道施工工艺和技术建议，做到了理论研究与工程实践紧密相结合从而达到相互促进的目的，这既为深水海底管道的铺设技术提供了理论依据和重要的参考价值，同时也为海洋油气资源的安全开发提供可靠的保证。本文的主要研究成果概述为以下几个方面：(1)开发了卷管式铺管法的受力分析软件，软件的主要功能是计算管道在卷管式铺管法施工过程中遇到的纯弯、拉弯、压弯、径向压力等工况下的受力状态。该软件以材料力学的解析方法为理论基础，运用了理想弹塑性和线性强化两种本构模型进行分析，计算结果可以通过图形和文档两种形式输出。(2)以管道屈曲变形侧向对称和轴向变形均匀的假定为基础，通过应用非线性环理论的位移一应变关系、Ramberg-Osgood本构关系模型和虚功原理等关系式建立了弹塑性屈曲分析的计算方法。该计算方法可以预测管道在纯弯曲作用以及弯曲和静水压力组合作用下的受力和屈曲情况。(3)建立了一系列管道的三维有限元模型，用数值模拟的方法对管道弹塑性的弯曲问题进行了深入的分析，并对不同径厚比的管道受力情况和屈曲规律作了深入探讨。(4)对管道止屈器的分类、技术规格、性能等方面作了详细的介绍，基于大量现有实验数据的统计，对整体式止屈器的各种参数进行了敏感性分析，提出了管道止屈器的设计方法和经验公式。本文的研究工作受到“十一五”国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项课题“深水海底管道铺设技术”的资助，是子课题《深水海底管道铺设工艺设计和计算分析技术研究》(课题编号：2006AA09A105-1)的重要组成部分。5.会议论文焦向东.周灿丰.陈家庆.薛龙.高辉.朱加雷21世纪海洋工程连接技术的挑战与对策2007本文针对21世纪我国海洋石油开发深水资源的巨大挑战,对深水海底管道铺设焊接、局部干式焊接、水下干式高压焊接以及摩擦叠焊等重要技术进行了介绍,提出了发展我国海洋工程连接技术的对策。6.学位论文李景阳粉土海床波流作用下海底管道稳定性研究200921世纪是海洋的世纪。近年来，我国加快了海洋油气资源的开发和利用，海底管道的铺设量逐年增加。在从近岸平台向陆地的油气输送中，管道输送仍然是目前最重要的运输方式之一。然而，海底管道所处的海洋环境复杂，管道周围底床在波浪、潮流等水动力的作用下极易产生冲刷，造成管道悬跨。悬跨段的管道没有了底床的支持力和摩擦力，在波浪、潮流力的作用下很容易发生振动，对管道的安全稳定性造成极大的破坏。本文基于大型物理模型试验，通过水槽中进行的管道试验所观察到的现象以及采集的数据进行整理分析，对管道的受力振动问题进行了系统的研究。本文介绍了目前国内外对于海底管道底床冲刷，受力振动问题的研究现状，并提出了本文的研究特点。对物理模型试验的试验条件，试验内容等进行了详细的描述。通过对试验中底床变化的细致观察，将海底管道周围底床冲刷和沙波形成过程进行详细的说明，总结出一定的规律。本文针对我国海底管道大都铺设于细颗粒物海床的特点，主要对粉土海床上海底管道的受力情况进行分析。对比不同组次的试验，总结出不同波浪要素，不同埋置深度海底管道的受力特征，并分析了流的作用对管道受力的影响，弥补了国内外关于波流联合作用研究的不足。本文通过中砂、极细砂海床与粉土海床的受力进行对比，分析底床对海底管道受力的影响。在此基础上对粉土海床平铺海底管道在波流联合作用下的受力过程进行详细的分析。此外，本文还试探性的引入了“剩余力”的概念，对单个波浪过程的作用进行分析，以便研究管道的振动趋势。最后，本文介绍了管道涡流振动的机理，并结合东方1-1管道的测量资料和所在研究区的概况，分析了有无台风两种情况下，海底管道的振动疲劳问题，对该区域的管道施工维护提供参考。7.会议论文李小巍绥中36-1二期海底管道铺设工程铺设新技术开发和应用2000在海洋石油工程股份有限公司(COOEC)承揽的我国目前最长的、管径最大的双层原油外输管道输管道铺设工程-渤海湾绥中36-1油田二期开发海底管道铺设工程中,由于采用了先进的焊接,检验,组对,坡口加工技术,使得管道铺设速度比原用铺设工艺提高了三倍多,新工艺,新技术的开发和应用首次实现了我国在海底管道铺设中焊接,检验,组对和坡口准备等关键环节的自动化和半自动化.其中,近期引起世界焊接业轰动的STT表面涨力焊技术也由COOEC率先在海底管道焊接中大规模成功使用,标志着高效,高质量的有间隙焊接打底工艺和技术进入了崭新的阶段.本文将着重介绍工程中所采用的新的管道铺设技术和工艺在提高铺设速度和铺设质量中所起的作用,以及它们在海底管道铺设应用中的特点分析.8.学位论文郑超集束管道拖曳法下水设计与分析2009近年来，发展海洋石油已经成为国家能源开发的主要方向，海底管道作为连接海洋平台之间安全、经济、快捷的运输方式已经被广泛应用。而由于海洋环境较为复杂，海底管道同时受到弯矩、轴向拉力和静水压力的共同作用，其安全性受到很大的挑战，因此海底管道铺设施工工艺和铺管形态的研究显得尤为重要。我国的海底管道，无论是设计还是施工水平，均和国外存在巨大差距。而由于国内海底管道铺设的需要，对海底管道铺设各个阶段力学性质的分析计算方法等难题急需解决。br　　拖曳法施工是我国近海油田工程建设中一种重要的管道铺设方法，它以其装备简便、施工经济的优点在我国当前以及未来蓬勃发展的边际油田开发中受到广泛应用。本文以海底集束管道为研究对象，依托国内外多个工程实例，对集束管道拖曳法下水离岸过程中管道的应力、应变和变形规律进行了研究，为实际工程的集束管道下水铺设提供重要的理论参考。br　　主要研究内容有：br　　(1)根据国外管道多种铺设方法的发展现状和趋势，总结了集束管道的制作工艺、下水施工工艺，阐述其拖曳法下水离岸的多种施工方法和施工流程。br　　(2)采用有限元软件ABAQUS对集束管道垂直海岸线下水方式进行力学研究，模拟了管道下水过程，并将管道在不同参数和载荷下得到的计算结果进行对比分析。br　　(3)分析和研究了集束管道的平行海岸线下水方式，对其岸上移动部分和水上偏转部分的力学特性进行了有限元和数值方法的分析，得到了不同施工方式和不同施工阶段相关结论。9.会议论文李小巍绥中36—1二期海底管道铺设工程铺设新技术开发和应用2000在海洋石油工程股份有限公司(COOEC)承揽的我国目前最长的、管径最大的双层原油外输管道辅设工程一渤海湾绥中36—1油田二期开发海底管道铺设工程中,由于采用了先进的焊接、检验、组对、坡口加工技术,使得管道铺设速度比原用铺设工艺提高了三倍多.新工艺、新技术的开发和应用首次实现了我国在海底管道铺设中焊接、检验、组对和坡口准备等关键环节的自动化和半自动化.其中,近期引起世界焊接业轰动的STT表面涨力焊技术也由COOEC率先在海底管道焊接中大规模成功使用,标志着高效、高质量的有间隙焊接打底工艺和技术进入了崭新的阶段.本文将着重介绍工程中所采用的新的管道铺设技术和工艺在提高铺设速度和铺设质量所起的作用,以及它们在海底管道铺设应用中的特点分析.10.学位论文刘文勇大亚湾海底管道铺设可行性研究2006本文研究的大亚湾马鞭洲到东联码头的海底原料输送管道建设工程和海底废水排放管道建设工程的路由勘察项目，是在收集勘察区域附近的自然环境条件和工程地质条件历史资料的基础上，并且对路由区进行详细的环境地质调查。通过使用单波束、旁扫声纳、浅地层剖面等仪器设备进行勘察，并对勘察成果资料进行解析判读，初步查明路由区水深、海底地形、地貌特征及浅地层岩性、地质构造、不良地质现象等问题；初步查明各种地质现象的具体位置、规模、性质、产状，并评价它们对路由管道铺设稳定性的影响程度，为工程建设以及日后的海底管道铺设、维护提供切实可靠的数据和资料。主要从以下几个方面对大亚湾海底管道铺设的可行性进行了全面的、多学科的研究与评价，并得出以下结论：一、从工程海域的风、浪、潮、流等水文气象资料得知，大亚湾内水动力条件良好，暴雨、台风天气对管道施工造成的不便，对埋设的海底管道的安全影响不大。二、路由区多处在水下浅滩上，海底地形较平坦，由西北向东南缓慢倾斜；原料输送管道路由附近的一系列沿南北向分布岛屿、礁石，距离中心路由最近170m，海底有大量的冲刷槽、刮痕和沙斑，管道铺设时应加以注意。三、路由区的表层沉积物为流塑