涠洲6-8平台立管和膨胀弯运行期应力分析.pptVIP

目 录 * 涠洲6-8平台立管和膨胀弯运行期应力分析 吕伟 2009年12月 实习期间工作汇报 项目背景 海管结构设计概述 立管分析的目的、方法 分析过程中关键参数的选取 分析中遇到的问题及解决办法 经验总结 涠洲6-8油田位于涠洲半岛西南部的北部湾，需要在WZ6-8 WHPA和WZ12-1 WHPB之间铺设一条海底管线。 目 的 管线描述 一、项目背景 4.2 6/10 双钢管保温结构 WZ6-8 WHPA ? WZ12-1 WHPB 多相流混输管道 长度 (km) 直径(in) 类型 管线 海底钢制管道 二、海管结构设计概述 海底钢制管道包括平台间管道和外输管道。 按输送介质分为输油海底管道、输气海底管道、输水海底管道以及油、气、水三相或其中两相混输的海底管道。 海管结构设计工作范围 1.协助总体专业选择确定管道系统路由和立管位置及布置； 2.根据规范对管道系统进行施工期和运行期强度和稳定性分析，确定管道 和立管的材质和壁厚，并提出保证稳定性的措施。 3.编制相关的计算书和报告。 4.编制材料、管道（包括弯管）预制、海上安装、水压试验等技术规书。 5.绘制海底管道结构设计图纸，包括总布置图，管道沿路由分段配置图， 管道、立管结构图，管道海上连接图，立管、膨胀弯吊装图以及立管保 护、挖沟埋设等图纸。 二、海管结构设计概述 二、项目阶段研究进展 海管结构设计阶段 从技术角度讨论各方案是否可行； 对各方案进行经济评价； 根据评价结果确定推荐方案； 确定管道基本数据，如管道的管径、壁厚、材质等。 按预选路由调查资料确定管道的路由； 按规范对管道施工、运行等阶段的不同工况进行计算分析； 确定管道主体部分的各种参数； 编制规格书、绘制相关图纸 编制管道主体部分的料单。 对管道做最终的分析和校核； 对管道的附属构件做详细的分析、计算； 对一些特殊的工况做详细的分析、计算； 编制全部的规格书和图纸； 编制管道主体和附属构件的全部料单。 概念设计 基本设计 详细设计 三、立管分析的目的、方法 　分析目的：保证立管在安装期和运行期能够承受来自管道内压，由波浪、流、地震以及平台的偏移所引起的荷载。 　分析方法：利用Autopipe软件建立立管膨胀弯系统的模型，考虑以上荷载在不同工况的组合。对计算出的结果用DNV OS F101中的相关公式进行校核。 三、立管分析的目的、方法 整体模型 荷载组合工况 四、关键参数的选取 √ √ √ 管道的膨胀位移 √ 500年地震引起的平台位移 √ √ 100年重现期波浪和流引起的平台位移 √ 1年重现期波浪和流引起的平台位移 √ 地震 (重现期为200年) √ 波浪和流（重现期为100年） √ √ 波浪和流（重现期为1年） √ √ √ 温度 √ √ √ 压力 √ √ √ 自重 运行期（重现期为500年的地震） 运行期（重现期为100年的波浪和流） 水压测试 组合工况 水动力系数 四、关键参数的选取 —拖曳力系数 振荡流中圆柱体的拖曳力系数 由流速，波浪周期和管道 直径算出KC数，按照长有 海生物的粗糙度的曲线， 选取初始拖曳力系数为1.2 水动力系数 四、关键参数的选取 —惯性力系数 对圆柱体附加质量系数的推荐值 右图为DNV1981-FIG.A.7 其中的Cm是对圆柱体附加质量 系数的推荐值，不是拖曳系 数，应该表示成Ca，取值范围 在1.0-2.29，一般取1.0。 所以初始的Cm=Ca+1，我们选取 2.0 水动力系数的修正 四、关键参数的选取 由于立管是绑在导管架平台的腿柱 上，距离较近，所以水流过立管时会 产生涡旋放大效应，立管受到的惯性 力和拖曳力会变大，所以要对初始的 系数进行修正。 土壤参数模型 四、关键参数的选取 利用一个简化的弹-塑性土壤约束模 型来代表土壤的参数。 K1---土壤的初始刚度 K2---土壤的最终刚度，可以认为土壤在抗力达到P1后直接进入塑性阶段，一般取值为0。 P1---土壤的屈服力 土壤的抗力和位移的关系 土壤标识符――――给一个土壤属性的名称 横移――这个参数是限制管道侧移，垂直于管道（沿局部坐标的Z轴正向） 纵移――限制管道沿管道轴向（沿局部坐标X轴），管道和土壤的摩擦力。 垂直上移――限制管道垂直向上的位移（局部坐标的Y轴正向） 垂直下移――限制管道垂直向下的位移（局部坐标的Y轴正向） K1――初始刚度，P1――屈服力，K2――最终刚度度。 ※ 具体计算公式选用Autopipe的帮助中提供的公式和表格 四、关键参数的选取 五、遇到的问题及解决办法 基本设计中对膨胀弯的角度选取与以往不 同，弯曲夹角偏大，导致膨胀弯对位移的吸 收不够。 基本设计在建模中采取的BULKHEAD的类型为 第一种，而详设中选取了第二种类型。内管 被裸露出来，局