導(dǎo)管架平臺(tái)立柱結(jié)構(gòu)的抗撞性能分析

以近海四樁腿導(dǎo)管架平臺(tái)為研究對(duì)象,不考慮海風(fēng)、海流、海浪等環(huán)境載荷作用,只考慮重力作用下的情況建立導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)吊裝模型。運(yùn)用ansys軟件,對(duì)模型進(jìn)行受力分析。通過(guò)對(duì)比不同吊裝方案的彎矩、等效應(yīng)變分布云圖、米塞斯等效應(yīng)力云圖、位移等值線云圖、結(jié)構(gòu)整體變形圖等,選擇最佳吊點(diǎn)位置。方案2中平臺(tái)吊點(diǎn)位置受彎矩較小且距離節(jié)點(diǎn)位置稍遠(yuǎn)一些,加工方便,便于安裝吊耳結(jié)構(gòu),并且離兩個(gè)橫撐的中點(diǎn)較近,是最佳吊點(diǎn)位置。

為提高海上固定式導(dǎo)管架組塊上工作人員居住和工作環(huán)境,在組塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或改造階段,基于結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析原理,分析過(guò)程中尋求一種高效的載荷施加方法可以有效的減少分析時(shí)間,也更接近組塊的實(shí)際受力狀態(tài).通過(guò)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)判,進(jìn)而提出改進(jìn)的措施.

以導(dǎo)管架平臺(tái)相似模型為例,應(yīng)用ansys軟件建立平臺(tái)的有限元模型,通過(guò)逐級(jí)施加環(huán)境載荷的方法,對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的均勻腐蝕、桿件彎曲兩種情況做了極限承載力的非線性分析,得出結(jié)論:不同方向的載荷對(duì)平臺(tái)承載力產(chǎn)生的作用不同,沿x軸方向極限載荷大于沿y軸方向極限載荷,桿件均勻腐蝕損傷平臺(tái)的極限承載力要低于桿件彎曲損傷平臺(tái)的極限承載力。

通過(guò)東海大橋近島段基礎(chǔ)施工,介紹跨海大橋鉆孔樁施工的基本經(jīng)驗(yàn),為我國(guó)后續(xù)興建的跨海大橋鉆孔樁施工提供借鑒。

拖航工況下,深水導(dǎo)管架平臺(tái)受風(fēng)激振動(dòng)影響嚴(yán)重,校核平臺(tái)風(fēng)激振動(dòng)的關(guān)鍵參數(shù)為桿件基頻,當(dāng)前規(guī)范對(duì)導(dǎo)管架中構(gòu)件的基頻計(jì)算尚無(wú)確切公式.工程中目前認(rèn)可的基頻計(jì)算公式,是針對(duì)單獨(dú)桿件設(shè)計(jì),缺乏對(duì)復(fù)雜構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式與桿間約束的考慮.沿用原計(jì)算方法對(duì)復(fù)雜類構(gòu)件進(jìn)行基頻計(jì)算時(shí),會(huì)造成較大誤差.本文采用ansys有限元軟件建立深水導(dǎo)管架平臺(tái)模型,應(yīng)用構(gòu)件受激勵(lì)后的自由衰減對(duì)常見構(gòu)件類型的基頻進(jìn)行分析,根據(jù)結(jié)果對(duì)各類構(gòu)件的固結(jié)系數(shù)φ進(jìn)行修正.

據(jù)《日本鋼管技報(bào)》1991年第134期p51報(bào)道,將開發(fā)深海油田、氣田使用的鉆井平臺(tái)立柱用高強(qiáng)度厚壁鋼管(美國(guó)石油協(xié)會(huì)x70,外徑φ812.8×38.1×15000mm)用于北海。在制造該管之前,研究了母材與焊接金屬的化學(xué)成分,焊后熱處理特性以及

介紹導(dǎo)管架平臺(tái)海上安裝接口軟件sacs2abaqus的設(shè)計(jì).sacs2abaqus軟件能夠?qū)acs的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為abaqus的后處理模型和結(jié)果.該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)管架模型轉(zhuǎn)化、導(dǎo)管架平臺(tái)建造、裝船、拖航、吊裝和滑移下水等sacs模型和結(jié)果的處理.所完成的程序能夠以動(dòng)畫云圖等形式動(dòng)態(tài)顯示導(dǎo)管架安裝施工的整個(gè)過(guò)程.這對(duì)于導(dǎo)管架設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)實(shí)際問題具有非常大的幫助.

桶形基礎(chǔ)平臺(tái)是一種新型的海洋結(jié)構(gòu),由于目前對(duì)該結(jié)構(gòu)的研究集中在桶基失效及承載力方面,其抗冰振性能還很模糊。文章基于對(duì)渤海單立柱式桶基平臺(tái)的多年現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)其冰振加速度響應(yīng)顯著,明顯高于導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)。利用譜分析方法對(duì)一實(shí)際桶基平臺(tái)進(jìn)行了冰振疲勞壽命分析,計(jì)算結(jié)果表明,關(guān)鍵點(diǎn)疲勞壽命符合規(guī)范要求。最后,提出此類結(jié)構(gòu)冰振抑制策略,為其結(jié)構(gòu)抗冰設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

建立了導(dǎo)管架海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的抗震模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,對(duì)模型中的設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件進(jìn)行了模糊處理。用模糊優(yōu)選法確定了約束邊界的容差系數(shù),并由改進(jìn)的界限搜索方法求得了抗震模糊優(yōu)化問題的最優(yōu)解。以渤海油田bz28-1儲(chǔ)油平臺(tái)為例進(jìn)行了抗震模糊優(yōu)化設(shè)計(jì),計(jì)算結(jié)果顯示,考慮模糊因素進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)更具科學(xué)性和合理性。

針對(duì)切管機(jī)制造海洋平臺(tái)導(dǎo)管架構(gòu)件所需參數(shù),包括軸交角、扭轉(zhuǎn)角、偏心、工作點(diǎn)偏移(錯(cuò)心),實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管架構(gòu)件信息參數(shù)自動(dòng)存儲(chǔ)和桿件間幾何參數(shù)自動(dòng)計(jì)算功能,將構(gòu)件幾何參數(shù)的輸入、計(jì)算和處理連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)了管件加工的自動(dòng)化、智能化,提高了生產(chǎn)效率。

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net ?設(shè)計(jì)計(jì)算? 　　收稿日期:2009207206 基金項(xiàng)目:國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)“深水半潛式鉆井船設(shè)計(jì)與建造關(guān)鍵技術(shù)”(2006aa09a104)部分成果 作者簡(jiǎn)介:崔學(xué)政(19612),男,山東安丘人,教授,工學(xué)碩士,主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論和石油機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)與科研工作, e2mail:cuixz@upc.edu.cn。 文章編號(hào):100123482(2010)0120045205 海洋鉆井平臺(tái)立柱式排管機(jī)設(shè)計(jì) 崔學(xué)政,劉文慶,肖文生,張富強(qiáng),董　磊 (中國(guó)石油大學(xué)(華東)機(jī)電工程學(xué)院

多柱桁架式立柱平臺(tái)概念設(shè)計(jì)

本文就主要針對(duì)淺海固定式導(dǎo)管架采油平臺(tái)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，針對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)、平臺(tái)特點(diǎn)以及研究設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)展開全面的分析，從而為我國(guó)淺海固定式導(dǎo)管架采油平臺(tái)的設(shè)計(jì)提供一定的參考依據(jù)，使得其能夠得到更為有效的構(gòu)建。希望本文的探究能夠?yàn)橄嚓P(guān)的人員提供一定的參考。

對(duì)于鉆井密度不斷加大的海洋油氣田開發(fā),采用超多井槽平臺(tái)可能成為經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)的方案。文章探究了超多井槽平臺(tái)的主要配置,對(duì)比了井槽集中式布置與分離式布置的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)行了平臺(tái)總體布置的選型。結(jié)合總體形式和平臺(tái)尺度,從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度研究了該類平臺(tái)的構(gòu)造特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要求,并就其對(duì)鉆井、海上施工等的影響及解決措施進(jìn)行了分析。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行了在位和施工的計(jì)算分析,得到了該類平臺(tái)的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn),并針對(duì)樁基支反力差異、吊裝重心偏移等特點(diǎn)提供了解決方案。最后,從平臺(tái)整體規(guī)劃、專業(yè)統(tǒng)籌布置、結(jié)構(gòu)差異化設(shè)計(jì)等方面提出了應(yīng)用超多井槽平臺(tái)的建議,并總結(jié)了該類平臺(tái)的應(yīng)用范圍和注意事項(xiàng)。

本文分析了在地震力的作用下,導(dǎo)管架海洋平臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)人員采用動(dòng)力優(yōu)化的方式,可以有效的提高導(dǎo)管架海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)人員要提高該結(jié)構(gòu)的抗震能力,還保證導(dǎo)管架的剛度、強(qiáng)度以及穩(wěn)定性,這樣才能降低地震力對(duì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的影響。

根據(jù)導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo)及功能要求的不同,建立了基于構(gòu)件可靠度的平臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型和基于體系可靠度的平臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。探討了導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)主要失效模式和平臺(tái)結(jié)構(gòu)期望失效費(fèi)用的確定方法,對(duì)平臺(tái)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)體系可靠性指標(biāo)進(jìn)行了靈敏度分析,給出了平臺(tái)結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。以勝利油田埕北11號(hào)井采油平臺(tái)為例進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì),并與確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較,算例結(jié)果顯示確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)很難對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)水平加以控制,基于體系可靠度的平臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)能在平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟(jì)性之間選擇一種合理的平衡,使平臺(tái)的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)透明化,力求以最小的投資風(fēng)險(xiǎn),使平臺(tái)完成預(yù)定的功能,獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益,因此,進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常必要的。

8.模型試驗(yàn)限于經(jīng)費(fèi)我們僅做了兩個(gè)模型試驗(yàn)。一個(gè)是委托大連理工大學(xué)土木系抗震研究室做的he“單立柱結(jié)構(gòu)井口平臺(tái)模型試驗(yàn)研究”;一個(gè)是委托中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院5室做的“單立柱井口平臺(tái)模型在波浪中的響應(yīng)試驗(yàn)”。為了避開模型和實(shí)物相似關(guān)系上的困難,對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)條件下的計(jì)算與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,以驗(yàn)證計(jì)算理論與程序的正確性。大連試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膸缀伪壤秊?:75,用有機(jī)玻璃制成。支承單立柱的10根群樁用φ20mm的有機(jī)玻璃棒制成,砂槽1m見方,深1,2m。試驗(yàn)中對(duì)單立柱在剛性基礎(chǔ)條件和插入砂基的

把導(dǎo)管架海洋平臺(tái)看作鋼框架結(jié)構(gòu),并把優(yōu)化方法用于結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中。以結(jié)構(gòu)的總重量最小為優(yōu)化目標(biāo),導(dǎo)管的平均直徑和壁厚作為設(shè)計(jì)變量,考慮強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定等約束條件。通過(guò)渤海bz281油田儲(chǔ)油平臺(tái)為例進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明,此方法對(duì)海洋平臺(tái)的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。

針對(duì)海上平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)管架焊接狀況,研制開發(fā)高效自動(dòng)化焊接設(shè)備,對(duì)提高鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)管架制造施工的質(zhì)量和生產(chǎn)率,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要意義。

單立柱桶形基礎(chǔ)平臺(tái)是以桶形基礎(chǔ)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的樁基礎(chǔ)，是海洋工程結(jié)構(gòu)中的一種新型基礎(chǔ)。該平臺(tái)為板殼結(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜。本文中用水平彈簧模擬桶基與土壤系統(tǒng)，建立了二種計(jì)算模型并對(duì)平臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，采用彈性抗力法解算桶型基礎(chǔ)與土壤的相互作用，為平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)

桶基平臺(tái)是以桶形基礎(chǔ)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的樁基礎(chǔ)，是海洋工程結(jié)構(gòu)的一種新型基礎(chǔ)形式。該平臺(tái)是板殼和梁組成的空間結(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜。本文采用彈性抗力法解決桶形基礎(chǔ)與土壤相互作用，用水平彈簧模擬桶基與土壤相互作用，采用板殼和梁的計(jì)算模型對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，為平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

樁基導(dǎo)管架式采油平臺(tái)是海上油氣生產(chǎn)的主要設(shè)施,它在勝利油田海上石油開發(fā)中發(fā)揮了重要的作用。文中主要通過(guò)對(duì)導(dǎo)管架平臺(tái)施工安裝工藝過(guò)程和要求進(jìn)行了探討,并簡(jiǎn)單介紹了導(dǎo)管架式采油平臺(tái)的結(jié)構(gòu),并根據(jù)以往勝利油田海上導(dǎo)管架平臺(tái)施工的經(jīng)驗(yàn)和特點(diǎn),結(jié)合該區(qū)域的實(shí)際情況及有關(guān)規(guī)定要求,按照導(dǎo)管架的施工安裝原則,對(duì)導(dǎo)管架陸上制作過(guò)程中的下料、組裝和探傷等方面進(jìn)行了概述,對(duì)導(dǎo)管架海上施工過(guò)程中的裝船、運(yùn)輸、定位、吊裝、打樁、灌漿等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討,并結(jié)合有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求,提出了一套合理的導(dǎo)管架海上施工安裝工藝。