海洋立管课程概述.ppt

最常用的海上安装方法包括： J 型铺设 S 型铺设 卷筒铺设 拖曳 下图是西非的AKPO 深海油田立体图, 其平台为浮式生产储油轮的形式。该油田全部采用了钢悬链立管(SCR)组合作为海洋立管系统。 一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动 尽管立管已经存在很多年了，但它只是在近些年来随着深水技术的发展而产生了巨大的进步。 早期立管的主要结构是钢铁生产管线的简单延伸，通常在导管架腿柱上夹紧。 早期的立管设计以使用不同安全系数的独立的管道标准为基础。 深水开发需要新方案和新技术来处理在浅水开发中遇不到的挑战。为了解决深水立管技术也需要一个新型的工业立管设计标准。 第一个立管设计标准是美国石油协会RP 2RD，然后是挪威船级社OS F201。 美国石油协会RP 2RD (1998): “Design of Risers for Floating Production Systems and Tension Leg Platforms”, First Edition 挪威船级社OS F201 (2001): “Dynamic Risers” 这两个立管的规范从原理上是不仅相同, 美国石油协会的RP 2RD 是基于许用应力方法, 而挪威船级社的OS F201 是基于可靠性分析的荷载抗力系数法(LRFD)。 一般说来, API 的立管规范要比挪威船级社的立管规范相对保守一些。 由于美国石油协会的规范出台比较早, 因而应用的也比较广泛。 另外一个原因就是墨西哥湾是深海开发的先锋, API 的规范也就自然采用的比较广泛。 一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动 立管的分析可以分为静力和动力分析。 静力分析：使用ABAQUS 等软件进行的管道模型静力分析利用大位移效应、材料非线性、边界非线性来处理非线性问题，如连接、滑动和摩擦（管道/海床相互作用）。 对于立管系统，静力分析确定了整体结构如顶端悬挂角度、总悬挂长度、着陆点（TDP）。这些可以通过使用ABAQUS 或前面所述的专用立管软件来完成。 对于立管系统，由于浮式装置的运动、动力环境条件（风、浪、流）动力影响始终存在。 动力分析：动力分析通常研究管道或立管系统的非线性动力响应。 动力分析应该在动力影响存在的情形下进行，如渔船拖网板与管道相撞、管道热膨胀、地震对管道影响。 立管的FEA 模型中应该特别注意下列非线性特性： 材料非线性 几何非线性 边界非线性（摩擦、滑动、管道土壤相互作用等） 下面列出的是用于立管分析的已高度商业化和知名的工业软件： Riflex : Norwegian Marine Technology Center (Marintek) Flexcom 3D : MCS International (Ireland) Orcaflex : Orcina Ltd. (UK) SHEAR7 : MIT (USA) 一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动 4.1设计的目标 满足政府、规范要求，满足功能和运行要求 选择最简单、成本最低的类型 避免立管之间的碰撞 安装方便 4.2 设计阶段 1、概念设计 该阶段设计的主要目的是确定技术可行性，确定下一设计阶段所需的信息，进行资本和进度估计。这经常称作“方案选择”。 2、初步设计 该阶段的主要任务是进行材料选择和确定壁厚；确定生产管线和立管的尺寸；执行设计标准检查；准备MTO 和授权应用。基本方案需要在这个阶段定稿，也称作“定义阶段”。 3、详细设计 该阶段的所有设计工作需要足够详细以进行采购和制造。而且，工程过程、说明书、准备MTO、测试、勘测和制图需要全面开展。这个阶段也称作工程“执行阶段”。 4.3 设计流程 设计流程的主要目的是以运行数据（如设计压力和温度、油田数据和处理数据）为基础确定最优化的管道和立管设计参数。 1、 设计基础文件 设计基础文件（DBD）提供了管理管道、立管系统设计的手段，重点控制设计的改变。设计原理的目的是提供基本原理、一系列一致的数据、用于指定工程开发的合理要求和设计。 4.4 设计过程中的关键组成部分 2、材料选择 立管最常用的材料是从碳钢（如美国石油协会－5L 规格，等级X52-X70 和更高）到特种钢（也就是合金钢，如13%铬）的钢材。下列因素决定了材料的选择： 成本 抗侵蚀能力 重力要求 焊接性能 3、强度分析 所有依据极限状态用公式表达的相关失效公式都应在管道和立管设计中考虑。极限状态的分类如下： 工作极限状态（SLS） 最大极限状态（ULS） 疲