涠洲平台立管和膨胀弯运行期应力分析学习教案

1、会计学1涠洲平台立管和膨胀弯运行期应力涠洲平台立管和膨胀弯运行期应力(yngl)分析分析第一页，共20页。项目背景海管结构设计概述立管分析(fnx)的目的、方法分析(fnx)过程中关键参数的选取分析(fnx)中遇到的问题及解决办法经验总结第1页/共19页第二页，共20页。涠洲6-8油田位于涠洲半岛西南部的北部湾，需要(xyo)在WZ6-8 WHPA和WZ12-1 WHPB之间铺设一条海底管线。目的管线(gunxin)描述管线类型直径(in)长度 (km)多相流混输管道WZ6-8 WHPA WZ12-1 WHPB双钢管保温结构6/104.2第2页/共19页第三页，共20页。海底(hi d)钢制管

2、道海底钢制管道包括平台间管道和外输管道。按输送介质(jizh)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。第3页/共19页第四页，共20页。海管结构设计工作(gngzu)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(bozhng)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

3、、膨胀弯吊装图以及立管保 护、挖沟埋设等图纸。第4页/共19页第五页，共20页。海管结构(jigu)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(jbn)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第5页/共19页

4、第六页，共20页。第6页/共19页第七页，共20页。分析目的(md)：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(hzi)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。第7页/共19页第八页，共20页。整体(zhngt)模型第8页/共19页第九页，共20页。荷载(hzi)组合工况组合工况组合工况水压测试水压测试运行期（重现期为运行期（重现期为100100年的波浪和流）年的波浪和流）运行期（重现期为运行期（重现期为500500年的地震）年的地震）

5、自重自重压力压力温度温度波浪和流（重现期为波浪和流（重现期为1 1年）年）波浪和流（重现期为波浪和流（重现期为100100年）年）地震地震 ( (重现期为重现期为200200年年) )1 1年重现期波浪和流引起的平台位移年重现期波浪和流引起的平台位移100100年重现期波浪和流引起的平台位移年重现期波浪和流引起的平台位移500500年地震引起的平台位移年地震引起的平台位移管道的膨胀位移管道的膨胀位移第9页/共19页第十页，共20页。水动力(dngl)系数dC拖曳(tuy)力系数振荡流中圆柱体的拖曳力系数DTUKmc/ )(*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

6、取初始拖曳力系数为1.2第10页/共19页第十一页，共20页。水动力(dngl)系数mC惯性力系数(xsh)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2.0DH /第11页/共19页第十二页，共20页。水动力系数(xsh)的修正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(tuy)力会变大，所以要对初始的系数进行修正。第12页/共19页第十三页，共20页。土壤(trng

7、)参数模型利用(lyng)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第13页/共19页第十四页，共20页。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(xin xi)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A

8、utopipe的帮助中提供的公式和表格第14页/共19页第十五页，共20页。基本设计中对膨胀弯的角度选取与以往(ywng)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(ciq)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，局部弯矩过大。弯矩过大第15页/共19页第十六页，共20页。1.增加两个膨胀(png zhng)弯之间的长度，希望靠土壤的摩擦力来抵消部分弯矩，但是效果不明显2.在不改变路由的情况下，减小两个膨胀(png zhng)弯的夹角，弯矩明显降低尝试调整(tiozhng)膨胀弯尺寸第16页/共19页第十七页，共20页。1.立管膨胀

9、弯的第一个弯的弯曲程度一定要足够大，这样才可以承受来自膨胀位移导致的弯矩。2.平台的位移对立管膨胀弯的影响很小，经多次验证得到。3.由于膨胀弯上面覆盖混凝土压块，计算出的等效土壤轴向刚度很小，所以通过(tnggu)缩小管土间距来降低局部弯矩效果不明显，且容易不收敛。4.对土壤系数的计算需要进一步明确。5.可以考虑提取立管BULKHEAD的计算结果来辅助有限元分析BULKHEAD。6.针对平台位移的插值计算不够精确，需要选取更精确的差值公式。第17页/共19页第十八页，共20页。第18页/共19页第十九页，共20页。NoImage内容(nirng)总结会计学。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(p sh)一条海底管线。按预选路由调查资料确