深水海底管道S型鋪管法安裝分析.pdf

1、隨著海洋油氣開采不斷向深水邁進(jìn),作為海洋“生命線”的海底管道,扮演著越來越重要的角色。而在各類海底管道項(xiàng)目中,施工設(shè)計(jì)往往又是項(xiàng)目中的難點(diǎn),因此要想使我國的油氣開采也走向深海,深水海底管道鋪設(shè)技術(shù)是必須要掌握的一種核心技術(shù)。目前,國內(nèi)相關(guān)企業(yè)和高校都已經(jīng)開始了這方面的大力研究,但是由于該項(xiàng)技術(shù)本身的復(fù)雜性,目前還面臨很多亟待解決的難題。
　　 盡管我國早期的海底管道鋪設(shè)多采用拖管法安裝,但是隨著水深的不斷加大,目前我國的海底管道

2、鋪設(shè)也大部分都采用鋪管船法鋪設(shè),而在各類鋪管船鋪設(shè)方法當(dāng)中,S型鋪管法又是當(dāng)今最受青睞的一種,特別是新一代的動(dòng)力定位鋪管船的誕生,更是將S型鋪管法引向幾千米的深水。
　　 首先,本文在閱讀了大量S型鋪管國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)國內(nèi)外油氣資源開采和S型鋪管分析進(jìn)展做了認(rèn)真總結(jié)。繼而對(duì)海底管線所用到得各類鋪管方法都做了較為詳細(xì)地介紹,主要包括他們各自的鋪管方式、優(yōu)缺點(diǎn)以及適用范圍。此外,對(duì)深水S型鋪管中經(jīng)常用到的幾種數(shù)值求解法的理

3、論分別做了比較詳細(xì)地論述。
　　 其次,本文打破了以前工程界對(duì)OFFPIPE專業(yè)鋪管軟件的過度依賴,自主采用通用有限元軟件ABAQUS對(duì)某深水600m海底管道進(jìn)行了深水S型鋪管的建模、建立載荷步、施加邊界條件并運(yùn)行ABAQUS提取出所關(guān)心的計(jì)算結(jié)果。其中,建模及邊界條件的施加全部是通過ABAQUS/CAE實(shí)現(xiàn),而載荷步中的浪流載荷則是通過編輯相關(guān)的.inp文件通過添加AQUA模塊實(shí)現(xiàn)。此次深水S型鋪管ABAQUS算例分析在一些模

4、型簡化的基礎(chǔ)上,通過合理地模擬分析之后提取到了幾乎所有S型鋪管靜力分析所關(guān)心的計(jì)算結(jié)果,如S型曲線形態(tài)、應(yīng)力應(yīng)變分布圖、彎矩分布圖和張緊器的張緊力等。這些結(jié)果的正確性主要是通過第四章Matlab理論數(shù)值迭代法進(jìn)行同一個(gè)算例分析所得到的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證的。
　　 然后,本文為了驗(yàn)證深水S型鋪管ABAQUS算例分析的正確性,采用了一種新型的Matlab數(shù)值迭代模型進(jìn)行了同一個(gè)算例的深水S型鋪管靜力分析。該方法的創(chuàng)新之處在于綜合地運(yùn)用了前

5、面很多學(xué)者的S型鋪管理論研究成果并成功地完成了深水S型鋪管的靜力分析,包括早期一些學(xué)者提出的通過將拱彎段簡化成理想的圓弧,然后用材料力學(xué)知識(shí)求解出管內(nèi)的彎矩及應(yīng)力應(yīng)變的理論、顧永寧所采用的近似求解升離點(diǎn)往下一小段曲率所提出理論表達(dá)式、白勇在SPR一書中關(guān)于近似計(jì)算張力和曲率之間關(guān)系所用到的自然懸鏈線理論以及求解從著地點(diǎn)到已經(jīng)鋪設(shè)到海底的管段所采用的基礎(chǔ)梁理論。該方法的計(jì)算結(jié)果與ABAQUS計(jì)算結(jié)果十分接近,所關(guān)心的許多關(guān)鍵性結(jié)果的誤差基