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钢悬链线立管整体干涉分析研究王孟义1,2，白兴兰1,2，谢永和1,2（1．浙江海洋大学船舶与机电工程学院，浙江舟山 316022；2．浙江省近海海洋工程技术重点实验室，浙江舟山 316022）摘要：深水海洋立管具有柔性，特别是极端海况条件下，相邻立管之间可能发生互相干涉而增大立管的应力，从而影响其疲劳寿命。
钢悬链线立管相比顶张力立管，有效张力较小，对环境载荷作用更加敏感，更容易发生碰撞。
基于动力学分析软件OrcaFlex建立有限元模型，从允许碰撞的角度出发，对串列布置于张力腿平台上的两根钢悬链线立管进行整体碰撞分析，研究立管间距、尾流模型、拖曳力系数、海流流速和柔性接头刚度对立管碰撞的影响，阐述对碰撞范围、上下游立管相对运动速度、最大碰撞速度和最大碰撞能量的影响规律，为实际工程中立管的空间布置和结构优化设计提供参考。
关键词：钢悬链线立管；整体碰撞；数值模拟；立管间距；尾流场中图分类号：P754 文献标识码：AAnalysis of Global Interference betweenSteel Catenary RisersWANG Mengyi1,2, BAI Xinglan1,2, XIE Yong-he1,2（1.School of Naval Architecture and Mechanical-electrical Engineering, Zhejiang Ocean University, Zhoushan, Zhejiang 316022, China; 2.Key Laboratory of Offshore Engineering Technology of Zhejiang Province, Zhoushan 316022, China）Abstract: Mutual interference may be occurred between adjacent marine risers because of their flexibility, especially in extreme conditions. As a result, the stress of the risers and their fatigue life will be influenced by interference. The effective tension of steel catenary riser is smaller compared with top tension riser. This kind of riser is more sensitive to environmental loading and more likely to collide. The finite element model is established in the dynamic analysis software OrcaFlex, and the global interference of adjacent steel catenary risers is analyzed in the case of permission collision. The effect on risers interference of these parameters, such as the riser spacing, wake model, drag coefficient, current velocity and flexible joint stiffness, is studied. The rules of the global collision include interference region between two adjacent SCRs, relative velocity, maximum impact velocity and collision energy are obtained, which can provide reference for the spatial arrangement and structure optimization in practical engineering.Key words: Steel Catenary Riser; global collision; numerical simulation; riser spacing; wake model1基金项目：浙江省自然科学基金项目(LZ15E090001, LY15D060005).0 引言钢悬链线立管集海底管线和立管于一身，一端连接井口，另一端连接浮式平台，与顶张力立管相比，其无需顶张力的补偿[1]，由于其柔性远远大于顶张力立管，因此在浮体运动和海洋环境载荷的作用下，钢悬链线立管的运动幅度相比顶张力立管更大，在极端海况条件下更容易发生相邻立管的碰撞。
悬链线式系泊系统测量技术研究与实测分析一、本文概述随着海洋资源的日益开发和利用，系泊系统在海洋工程中的应用越来越广泛，其中悬链线式系泊系统因其良好的适应性和稳定性，成为了海洋工程领域的研究热点。
然而，悬链线式系泊系统的测量技术一直是一个技术难题，其测量精度和稳定性对于保障海洋工程的安全和效率具有重要意义。
本文旨在深入研究和探讨悬链线式系泊系统的测量技术，通过理论分析和实测数据的验证，为悬链线式系泊系统的优化设计和实际应用提供理论支持和实践指导。
本文首先介绍了悬链线式系泊系统的基本原理和分类，阐述了悬链线式系泊系统测量技术的重要性和难点。
在此基础上，重点研究了悬链线式系泊系统的测量原理和方法，包括传统测量方法、现代测量技术以及新兴技术的应用。
通过对比分析不同测量方法的优缺点，本文提出了一种基于多源信息融合的悬链线式系泊系统测量技术方案，旨在提高测量精度和稳定性。
为了验证所提技术方案的有效性，本文进行了大量的实测数据分析。
通过收集多个悬链线式系泊系统的实际测量数据，对比分析了不同测量方法在实际应用中的表现。
结合数值模拟和实验研究，对悬链线式系泊系统的动态特性和稳定性进行了深入研究。
这些研究不仅验证了所提技术方案的有效性，也为悬链线式系泊系统的进一步优化提供了有益的参考。
本文总结了悬链线式系泊系统测量技术的研究成果和实际应用情况，指出了当前研究中存在的问题和未来的发展方向。
本文的研究成果对于提高悬链线式系泊系统的测量精度和稳定性，促进海洋工程的安全和效率具有重要的理论和实践价值。
二、悬链线式系泊系统基本理论悬链线式系泊系统，作为一种重要的海洋工程结构，广泛应用于各类海洋平台的定位和固定。
其基本理论基于悬链线方程，这是一种描述理想柔性链在重力和恒定拉力共同作用下的平衡形状的曲线方程。
悬链线是一种特殊的曲线，其特点是其上的每一点都受到重力和一个恒定拉力的共同作用，且这两种力的合力与该点的切线方向垂直。
在悬链线式系泊系统中，系泊链被视为柔性链，其形状受到海水的浮力、链的自重以及来自海洋平台的拉力等多重因素的影响。
海底管道立管检测技术及近海平台立管检测方法选择分析杨树亮发布时间：2021-09-03T09:01:39.107Z 来源：《中国科技人才》2021年第15期作者：杨树亮[导读] 海底管道及近海平台管道的品质将直接决定整个海域管道系统的安全性，所以非常有必要对其立管进行品质检测。
中石化胜利海上石油工程技术检验有限公司山东东营 257000摘要：海底管道及近海平台管道的品质将直接决定整个海域管道系统的安全性，所以非常有必要对其立管进行品质检测。
尽管无法对立管系统进行全方位的全天候实时监测，可片段性检测所获取的信息，也可以一定程度上反馈海水管道及近海平台管道系统的缺陷。
常用的立管无损检测方法包括直接观察进行无损检测、利用超声波进行无损检测、利用电磁感应进行无损检测、利用电场进行无损检测、利用磁场进行无损检测、利用射线进行无损检测等等。
下文我们就针对这些方式的优缺点展开具体分析，找出更加符合海底管道立管及近海平台立管的检测方法。
关键词：海底管道立管检测技术；近海平台立管检测方法；选择分析1.海底管道立管及近海平台立管检测方法选择的依据为了不影响立管系统的正常使用和不破坏立管系统的整体性，一般采用无损检测的方法完成缺陷检测。
无损检测是一种物理性质的检测方法，主要通过应用超声波、电磁感应、电场、磁场、射线等物质的物理性能来实现检测目的。
在不破坏立管系统原先品质的基础上对其进行全面检测。
这种物理性质的检测过程并不会削弱检测结果的准确性，反而会更加准确的反馈立管系统的缺陷程度，此外还可以精准定位缺陷存在的具体位置以及范围的大小，有些检测方式还可以深入反馈缺陷的成因。
无损检测相对于破坏性检测有诸多优势，最明显的当然是可以在检测过程中确保海底管道立管系统及近海平台立管系统的完整性，确保其性质不变性和性能稳定性，这就在很大程度上保护了管道系统的正常运作；其次无损检测相对于破坏性检测有更强的适应性和更大范围的适用性，能够在几乎所有材质和形状的立管系统检测中发挥作用；再者无损检测对于立管系统原材料的限制几乎为零，立管系统投入使用之前、使用过程中以及操作结束之后的任意时刻都可以进行无损检测。
基于“海洋石油201”深水钢悬链线立管预铺设回收和平台回接分析海洋石油开采是一项技术复杂、工艺繁琐的过程，其中深水钢悬链线立管预铺设回收和平台回接是其中的重要环节。
在海底深水区域进行油气开采，需要通过海底管道将油气输送至地面平台进行处理。
而在海洋环境中，海底管道的安装和维护则成为一项具有挑战性的工作。
本文将通过对深水钢悬链线立管预铺设回收和平台回接过程的分析，探讨其在海洋石油开采过程中的重要性和技术特点。
首先，深水钢悬链线立管预铺设回收是指在水深较深的海域，为了降低海底作业的难度和风险，在实际的油气开采作业之前，将立管提前预先铺设好并固定在海底。
这种方式可以有效减少现场作业的时间和风险，提高安全性和作业效率。
在实际操作中，深水钢悬链线立管通常是利用专门的设备，如建设平台或卫星平台等进行铺设，这就需要针对不同的海底地质条件和水深设计相应的铺设方案，并保证立管的稳定性和安全性。
其次，平台回接是指将海底立管上输送的原油或天然气通过终端设备连接到地面平台上进行处理和加工。
在平台回接过程中，需要通过各种设备和管道进行原油和天然气的输送和处理，确保生产过程的顺利进行。
而在海洋深水区域进行平台回接时，需要考虑海洋环境的复杂性和变化性，保证设备和管道的安全性和可靠性。
因此，针对不同的海底地质条件和水深，需要设计相应的回接系统和技术方案。
深水钢悬链线立管预铺设回收和平台回接对海洋石油开采具有重要的意义和作用。
首先，它可以提高开采的安全性和作业效率，减少现场作业的时间和风险，降低生产成本。
其次，它可以减少对海洋环境的影响，减少碳排放和污染物的排放，保护海洋生态环境。
最后，它可以促进海洋石油开采技术的进步和创新，推动整个产业的发展。
在未来，随着深水石油勘探开发的深入和技术的不断进步，深水钢悬链线立管预铺设回收和平台回接技术将会得到进一步提升和完善。
我们需要不断优化技术方案，提高设备和管道的质量和可靠性，保证海底作业的安全性和效率。
深海钢悬链线立管(SCR)安装强度分析康庄;康有为;梁文洲【摘要】在研究深水钢悬链立管(SCR)安装方法基础上,结合实际工程安装经验,提出了深水SCR在Jlay这种铺管方式下的安装方案,应用专业立管安装分析软件Orcaflex对各个安装过程进行实例分析,对安装过程中立管的安装强度进行校核.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2012(041)001【总页数】4页(P92-95)【关键词】钢悬链立管(SCR);J形铺管;安装强度分析【作者】康庄;康有为;梁文洲【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】U663.9深海钢悬链立管(steel catenary riser，SCR)按其构型可分为简单钢悬链立管(simple catenary riser SCR)、陡波钢悬链立管(steep wave SCR)、缓波钢悬链立管(lazy wave SCR)、L型钢悬链立管(bottom weighted SCR),见图1[1]。
目前实际工程中应用最多研究最深入的钢悬链立管为简单钢悬链立管，安装强度分析也是针对简单钢悬链立管。
图1 钢悬链立管不同结构形式与其它立管相比，钢悬链立管结构形式相对简单，由若干标准长度的钢管焊接而成，集海底管线与立管于一身，一端连接井口，另一端连接浮式结构。
简单钢悬链立管通过钢制或钛制柔性节(flexible joint)自由悬挂在浮式设施外侧，这些应力节能够吸收潜在的平台运动。
其底端自由垂放在海底，无需海底应力节或柔性节连接。
因此,与柔性立管和顶张力立管相比,钢悬链线立管的成本低,无需顶张力补偿,对浮体漂移和升沉运动的容度大,适用于高温高压介质环境。
这些特点使得钢悬链线立管取代了柔性立管和顶张力立管而成为深水油气资源开发的首选立管系统。
㊀㊀文章编号:１００５￣９８６５(２０１８)０５￣０１２１￣０７钢悬链线立管强度可靠性计算研究张㊀萌１ꎬ李智博１ꎬ吴剑国２ꎬ张国进２ꎬ孙政策１(１.中国船级社海洋工程技术中心ꎬ北京㊀１００００７ꎻ２.浙江工业大学建筑工程学院ꎬ浙江杭州㊀３１００１４)摘㊀要:在钢悬链线立管分析中ꎬ材料性能㊁载荷参数㊁计算方法等都存在着大量不确定性ꎮ为考虑不确定性因素造成的影响ꎬ采用作用效应－抗力半随机过程构建可靠性模型ꎬ并采用极小化变换转化为静态可靠性问题ꎮ选用物理含义较为明确的屈服判定准则建立功能函数ꎬ通过单样本Ｋ－Ｓ检验对载荷随机过程的概率特性进行极值统计ꎬ提出载荷转化的方法以实现与目标可靠性指标的比对ꎬ并引入模型和主观不确定性随机变量ꎮ在此基础上采用改进的一次二阶矩法ꎬ对立管的强度可靠性进行了计算ꎮ结果表明此方法与利用系数方法能够相互印证ꎬ可以为立管的可靠性计算提供参考ꎮ关键词:钢悬链线立管ꎻ可靠性ꎻ作用效应－抗力半随机过程ꎻ极值统计ꎻ不确定性随机变量中图分类号:Ｐ７５１㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.１６４８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５￣９８６５.２０１８.０５.０１５收稿日期:２０１７￣１１￣０９基金项目:国家重点基础研究发展计划(２０１４ＣＢ０４６８０５)ꎻ国家自然科学基金(５１２３９００８)ꎻ国家自然科学基金(５１３７９１４５)作者简介:张㊀萌(１９９１￣)ꎬ男ꎬ河北唐山人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事海洋工程方面研究ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｚｈａｎｇｍｅｎｇｔｊｕ＠１６３.ｃｏｍ通信作者:吴剑国ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｗｕｊｇ６３＠１６３.ｃｏｍＳｔｒｅｎｇｔｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌｃａｔｅｎａｒｙｒｉｓｅｒＺＨＡＮＧＭｅｎｇ１ꎬＬＩＺｈｉｂｏ１ꎬＷＵＪｉａｎｇｕｏ２ꎬＺＨＡＮＧＧｕｏｊｉｎ２ꎬＳＵＮＺｈｅｎｇｃｅ１(１.ＯｆｆｓｈｏｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒｏｆＣｈｉｎａＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｏｃｉｅｔｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ１００００７ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨａｎｇｚｈｏｕ３１００１４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｒｅａｒｅａｌｏｔｏｆｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｉｎｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎬｌｏａｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓꎬｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｉｎｓｔｅｅｌｃａｔｅｎａｒｙｒｉｓｅｒａｎａｌｙｓｉｓ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｔａｋｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｏｓｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎꎬａｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｌｏａｄｅｆｆｅｃｔ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｅｍｉｒａｎｄｏｍｐｒｏｃｅｓｓｉｓａｄｏｐｔｅｄꎬｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｃｏｍｅｄｏｗｎｔｏａｓｔａｔｉｃｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｓｓｕｅａｆｔｅｒｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｂｕｉｌｔｕｐａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｙｉｅｌｄｃｒｉｔｅｒｉｏｎｗｈｉｃｈｈａｓｃｌｅａｒｐｈｙｓｉｃａｌｍｅａｎｉｎｇ.Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｏｎｅ￣ｓａｍｐｌｅＫ￣Ｓｔｅｓｔｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｏａｄｓｔｈｒｏｕｇｈｅｘｔｒｅｍｅｖａｌｕｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｓꎬａｆｔｅｒｗｈｉｃｈｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｏａｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｍｅｔｈｏｄｈｅｌｐｓｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘａｎｄｔｈｅｔａｒｇｅｔｏｎｅꎬｔｈｅｎｔｈｅｒａｎｄｏｍｖａｒｉａｂｌｅｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏａｎａｌｙｓｉｓ.Ａｆｔｅｒｔｈｏｓｅꎬｔｈｅｆｉｒｓｔｏｒｄｅｒｓｅｃｏｎｄｍｏｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｉｓａｂｌｅｔｏｃｏｍｅｕｐｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｓｅｒｉｓｅｒｓ.ＴｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｃａｎｂｅｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｕｓｅｆｕｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒＳＣＲｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｔｅｅｌｃａｔｅｎａｒｙｒｉｓｅｒꎻｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙꎻｌｏａｄｅｆｆｅｃｔ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｅｍｉ￣ｒａｎｄｏｍｐｒｏｃｅｓｓꎻｅｘｔｒｅｍｅｖａｌｕｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｓꎻｒａｎｄｏｍｖａｒｉａｂｌｅｏｆｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ目前国外关于海洋立管设计规范标准主要参照美国石油协会ＡＰＩＲＰ２ＲＤ[１]㊁ＡＰＩＳＴ２ＲＤ[２]ꎬ采用工作应力法制定衡准ꎮ中国国家能源局发布的海底管道行业标准ＳＹ/Ｔ１００３７[３]㊁中国船级社颁布的«海底管道系统规范»[４]采用了基于可靠性的校核衡准ꎬ为海底管道设计提供依据ꎮ随着工程案例的增多和基础数据的积累ꎬ可靠性分析方法在立管设计中得到越来越广泛的应用ꎮ近年来国内外学者对立管可靠性分析方法进行了探索ꎮ梁程诚[５]㊁戴伟[６]㊁陈昌松[７￣８]等人ꎬ对不同环第３６卷第５期２０１８年９月海洋工程ＴＨＥＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ.３６Ｎｏ.５Ｓｅｐ.２０１８境条件下的立管采用改进的一次二阶矩㊁响应面等方法进行可靠性计算ꎮＹａｎｇＪｉｎ[９]对深水钻井立管进行了强度和可靠性分析ꎮ新加坡国立大学ＣＹＭａ[１０]等人对立管可靠性计算中如何考虑不确定性因素有过深入讨论ꎮ在立管可靠性分析中ꎬ如何构建可靠性模型㊁如何对随机变量及随机过程的概率特性进行统计㊁采用何种方法实现与目标可靠性指标的比照ꎬ以及不确定性变量的引入ꎬ都是目前学者广泛讨论的问题ꎮ本文将采用时域计算与可靠性分析相结合的方式ꎬ为上述问题提供解决方案ꎬ以期为海洋立管计算和设计提供参考ꎮ１㊀立管动态可靠性模型建立１.１㊀概述最常见的随机过程功能函数有如下３类:Ｚ(ｔ)＝Ｒ－Ｓ(ｔ)ꎬ㊀ｔɪＴ(１)Ｚ(ｔ)＝Ｒ(ｔ)－Ｓꎬ㊀ｔɪＴ(２)Ｚ(ｔ)＝Ｒ(ｔ)－Ｓ(ｔ)ꎬ㊀ｔɪＴ(３)前两类统称为作用效应 抗力半随机过程模型ꎬ后一种称为作用效应 抗力全随机过程模型ꎮ上述半随机过程模型可以经过适当变换转化为静态问题ꎬ最常用的方法是功能函数的极小化变换:一般说来ꎬ随机过程Ｚ(ｔ)的统计特征是比较复杂的ꎬ但只要其最小值满足ｍｉｎＺ(ｔ)>０ꎬ就可保证结构在整个有效使用期Ｔ内的可靠性ꎮ对于式(１)对应的半随机过程模型ꎬ功能函数的极小化变换方式如下:Ｚｍｉｎ＝ｍｉｎｔɪＴＺ(ｔ)＝ｍｉｎｔɪＴ(Ｒ－Ｓ(ｔ))＝Ｒ－ｍａｘｔɪＴＳ(ｔ)(４)记ｍａｘＳ(ｔ)＝ＳＭꎬ表示在有效使用期内出现的最大载荷效应值ꎬ只要ＳＭ作用下结构不会破坏ꎬ则结构安全性得到保证ꎮ这样ꎬ功能函数的极小值问题ꎬ转化为载荷效应的极大值问题ꎬ即有:Ｐｒ(Ｔ)＝Ｐ{Ｚ(ｔ)>０}＝Ｐ{Ｚｍｉｎ>０}＝Ｐ{Ｒ－ＳＭ>０}(５)由此ꎬ只需知道Ｒ和ＳＭ的具体分布形式和统计参数ꎬ便可使用静态模型进行立管强度可靠性的分析计算ꎮ１.２㊀结构功能函数考虑到公式需包含明确的物理含义ꎬ采用第四强度理论对立管进行屈服判定ꎬ即结构安全等效于立管材料的屈服强度大于所受的ＶｏｎＭｉｓｅｓ等效应力ꎮ由此立管的结构功能函数可表示为式(６)的形式:Ｇσｒꎬσｈꎬσｌ()＝σｙ－１２σｒ－σｈ()２＋σｈ－σｌ()２＋σｌ－σｒ()２(６)式中:径向应力分量σｒ＝－ＰｏＤｏ＋ＰｉＤｉＤｏ＋Ｄｉꎻ环向应力分量σｈ＝Ｐｉ－Ｐｏ()Ｄｏ２ｔ－Ｐｉꎻ轴向应力分量σｌ＝ＴＡ＋Ｍ２ＩＤｏ－ｔ()ꎻσｙ为屈服强度ꎻＰｏ与Ｐｉ分别为立管的外压和内压ꎻＤｏ和Ｄｉ分别为立管的外径和内径ꎻｔ为壁厚ꎬｔ＝Ｄｏ－Ｄｉ２ꎻＡ为立管截面面积ꎬＡ＝π４Ｄ２ｏ－Ｄ２ｉ()ꎻＩ为立管截面惯性矩ꎬＩ＝π６４Ｄ４ｏ－Ｄ４ｉ()ꎮ其中ꎬ认为外径㊁壁厚和屈服强度均不随时间发生变化ꎬ属于随机变量ꎻ而弯矩㊁轴力㊁内压和外压等参数会随时间发生变化ꎬ属于随机过程ꎮ１.３㊀立管计算模型本文采用Ｏｒｃａｆｌｅｘ软件ꎬ分别对目标立管在极端工况下进行３小时不规则波时域分析ꎬ据此判断危险截面位置并进行可靠性计算ꎮ立管参数如表１所示ꎬ模型示意如图１ꎮ计算时考虑了风浪流作用下顶端平台的响应ꎬ极端工况下的平台偏移量ꎬ运动ＲＡＯ数据由系泊分析提供ꎮ考虑立管受到的海流拖曳力影响ꎬ波浪根据波高和周期数据按照Ｊｏｎｓｗａｐ谱生成ꎬ海流数据基于表层和底层流速数据通过线性插值得到ꎮ土壤和立管之间的相互作用通过定义土壤刚度和摩擦系数实现ꎮ２２１海㊀㊀洋㊀㊀工㊀㊀程第３６卷表１㊀平台立管参数Ｔａｂ.１㊀Ｄａｔａｏｆｐｌａｔｆｏｒｍａｎｄｒｉｓｅｒｓ参数数值水深/ｍ１５００立管长度/ｍ３０００立管强度等级ＡＰＩＸ６５１号管尺寸(ｍｍˑｍｍ)２７３ˑ２０２号管尺寸(ｍｍˑｍｍ)３２４ˑ２２３号管尺寸(ｍｍˑｍｍ)４５７ˑ２７图１㊀立管模型Ｆｉｇ.１㊀Ｒｉｓｅｒｍｏｄｅｌｓ２㊀概率特性统计２.１㊀随机变量概率特性统计参考国内外相关文献[１１￣１４]ꎬ立管外径㊁壁厚和屈服强度的概率特性如表２所示ꎮ表２㊀随机变量概率特性统计Ｔａｂ.２㊀Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｖａｒｉａｂｌｅｓ变量分布类型变异系数/(％)外径/ｍｍ正态分布０.１壁厚/ｍｍ正态分布１.０屈服强度/ＭＰａ正态分布８.０２.２㊀随机过程概率特性统计对于本文中三条立管ꎬ最危险极端工况下的最危险位置为触地区域ꎬ该点的弯矩㊁轴力㊁内压㊁外压的均值及变异可通过统计得到ꎬ分布类型可通过单样本Ｋ￣Ｓ检验的方法[１５]来判定ꎮ图２㊀１号管弯矩３小时历程Ｆｉｇ.２㊀Ｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙｏｆｍｏｍｅｎｔｉｎｔｈｒｅｅｈｏｕｒｓｆｏｒｒｉｓｅｒ１以１号管弯矩在３小时内的时间历程为例ꎬ弯矩值随时间不断发生变化ꎬ如图２所示ꎮ按照每１分钟㊁３分钟㊁５分钟取最大值ꎬ可分别得到１８０组㊁６０组㊁３６组数据ꎬ进而计算其均值及方差ꎬ统计参数对比如表３所示ꎮ表３㊀不同取值间隔１号管弯矩统计参数对比Ｔａｂ.３㊀Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｐａｒａｍｅｔｅｒｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｍｏｍｅｎｔｏｆｒｉｓｅｒ１ｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖａｌｕｅｉｎｔｅｒｖａｌｓ取值间隔轴力均值/(ｋＮ ｍ－１)标准差/(ｋＮ ｍ－１)１分钟２６１.５２１７.８６３分钟２７６.３９１５.２６５分钟２８２.１７１６.９９３２１第５期张㊀萌ꎬ等:钢悬链线立管强度可靠性计算研究㊀㊀由表３可知ꎬ１分钟㊁３分钟㊁５分钟的取值间隔得到的结果基本一致ꎬ可将取值间隔设定为３分钟ꎬ这样在３小时内可获得６０个极值数据ꎬ数据量充足ꎻ同时３分钟的取值间隔也足以避免由于区间过小ꎬ前后极值数据之间存在相关性而出现偏差ꎮ查阅科尔莫洛夫检验的临界值表ꎬ可以得到当样本数ｎ＝６０时各种显著水平对应的Ｋ￣Ｓ检验值Ｄｎꎬ检验结果如表４所示ꎮ表４㊀分布类型的单样本Ｋ￣Ｓ检验Ｔａｂ.４㊀Ｏｎｅ￣ｓａｍｐｌｅＫ￣Ｓｔｅｓｔｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｙｐｅ分布类型临界Ｄｎ值１３.５７％ꎬα＝０.２０１５.５１％ꎬα＝０.１０１７.２３％ꎬα＝０.０５正态１２.３４％通过通过通过对数正态１１.９４％通过通过通过极值Ｉ型５.４４％通过通过通过由表４可知ꎬ在显著性水平取０.２０㊁０.１０㊁０.０５时ꎬ正态分布㊁对数正态分布和极值Ｉ型分布都能通过检验ꎬ说明三种分布类型均可作为近似分布类型并具有相应的可信度ꎬ在此情况下ꎬ优先选取Ｄｎ最小的极值Ｉ型分布ꎮ立管的其它载荷参数也可采用同样方法进行统计和分布检验ꎬ结果如表５所示ꎮ表５㊀极端工况下载荷数理统计结果Ｔａｂ.５㊀Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｌｏａｄｓｉｎｅｘｔｒｅｍｅｃａｓｅ立管编号内压ｐｉ/ＭＰａ外压ｐｏ/ＭＰａ弯矩Ｍ/(ｋＮ ｍ－１)轴力Ｔ/ｋＮ均值标准差/(１０－２)均值标准差/(１０－２)均值标准差均值标准差１２８.５４０.１２１４.３００.４６２７６.７２１５.２６４６６.５０３.９０２２８.５４０.１０１４.３００.４１５０８.１６２３.９５６７７.２２４.２５３２８.５３０.１２１４.２７０.４６１２８８.２２５５.７８１５２８.５８８.８９３㊀载荷转化不同安全等级下的目标失效概率如表６所示ꎬ本文立管选择为中级ꎮ表６㊀目标失效概率Ｔａｂ.６㊀Ｔａｒｇｅｔｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ安全等级低中高失效概率１０－３１０－４１０－５上表中目标失效概率的参考期为一年ꎬ而通常在可靠性计算中ꎬ除安装工况和试验工况外ꎬ载荷的参考期均大于一年ꎬ为与目标可靠性指标进行比较ꎬ需将前文统计得到的载荷极值分布[１６]转化为一年参考期内的分布ꎬ再进行可靠性计算[１７]ꎮ对于随机变量序列Ｘ＝Ｘ１ꎬＸ２ꎬ ꎬＸｎ()Ｔꎬ假设每个随机变量独立同分布ꎬ分布函数为ＦＸ(Ｘ)ꎬ概率密度函数为ｆＸ(Ｘ)ꎮ若Ｙ＝ｍａｘＸ１ꎬＸ２ꎬ ꎬＸｎ()ꎬ其概率分布函数如下所示[１８]:ＧＹｙ()＝ＰＹ<ｙ{}＝ＰＸ１<ｙꎬＸ２<ｙꎬ...ꎬＸｎ<ｙ{}＝ＦＸｙ()[]ｎ(７)式中:ｎ为转化前后参考期的时间长度之间相差的倍数ꎬ当已知基准参考期下的极值分布时ꎬ根据对应的ｎ值ꎬ可以预报不同参考期下的极值分布情况ꎮ因此ꎬ当得到载荷在较长时间内的极值分布ＧＹ(ｙ)后ꎬ可根据上式近似得到载荷幅值在各个较短参考期内的极值概率分布Ｆｘ(ｙ)ꎮ本文中极端工况参考期为１００年ꎬ其载荷分布服从极值Ｉ型分布ꎬ其概率密度函数为:ｇ(ｘ)＝αｅ－α(ｘ－ｕ)ｅｘｐ[－ｅ－α(ｘ－ｕ)]㊀(－¥<ｘ<＋¥)(８)４２１海㊀㊀洋㊀㊀工㊀㊀程第３６卷其分布函数为:Ｇｘ()＝ｅｘｐ－ｅｘｐ－αｘ－ｕ()[]{}(９)极值Ｉ型分布的统计参数:均值:㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀μ＝ｕ＋０.５７７２α标准差:㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀σ＝π６α＝１.２８２６α极端工况的载荷极值分布转化为一年参考期下之后ꎬ其分布函数如公式(１０)所示ꎬＦｘ()＝Ｇｘ()[]１１００＝ｅｘｐ－ｅｘｐ－αｘ－ｕ＋ｌｎ１００αæèçöø÷éëêêùûúú{}(１０)４㊀不确定性随机变量引入本文提到的不确定性ꎬ主要包括模型不确定性和主观不确定性[１９]ꎮ在实际中ꎬ环境参数的不确定性ꎬ将导致载荷的不确定性ꎬ具体表现为弯矩和轴力的不确定性ꎬ为能够在可靠性计算中体现出这部分不确定性ꎬ对弯矩和轴力引入模型不确定性随机变量χＭ和χＴꎬ这样ꎬ轴向应力分量的计算式变成公式(１１)ꎮσｌ＝χＴ ＴＡ＋χＭ Ｍ２ＩＤｏ－ｔ()(１１)同时引入主观不确定随机变量χｚꎬ用来描述计算方法㊁模型假定与工程实际情况之间的偏差ꎮ这样就得到了最终的结构功能函数ꎬ如公式(１２)所示Ｇσｒꎬσｈꎬσｌ()＝σｙ－χｚ １２σｒ－σｈ()２＋σｈ－σｌ()２＋σｌ－σｒ()２(１２)在立管动力计算中ꎬ能够导致载荷不确定性的环境参数主要包括:土壤刚度㊁平台偏移㊁流速等ꎮ为确定环境参数对载荷结果的影响ꎬ需进行敏感性分析ꎮ本文主要对土壤刚度㊁平台偏移㊁流速展开讨论ꎬ根据推荐取值ꎬ分别对土壤刚度变化ʃ５０％㊁平台偏移变化ʃ１０％和流速变化ʃ５％的情况进行计算ꎮ根据敏感性分析结果:弯矩的模型不确定性随机变量χＭꎬ均值取１ꎬ变异取１０％ꎻ轴力的模型不确定性随机变量χＴꎬ均值取１ꎬ变异取４％ꎮ同时分别考虑０％㊁５％和１０％的主观不确定性变异情况进行对比计算ꎮ５㊀可靠性计算及分析鉴于本文建立的是显式功能函数ꎬ直接采用改进一次二阶矩法(ＦＯＲＭ)[２１￣２２]进行可靠性计算[２３￣２４]ꎮ用ＶｉｓｕａｌＦｏｒｔｒａｎ软件编制程序[２５￣２６]ꎬ输入功能函数中各个原有随机变量和引入的主观㊁模型不确定随机变量的概率分布㊁均值及标准差ꎮ计算结果如表７和图３所示ꎮ表７㊀可靠性计算结果Ｔａｂ.７㊀Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ立管编号１２３ＡＰＩＲＰ２ＲＤ利用系数０.８９１.０３１.０５０％主观不确定可靠性指标β５.１８４.３３４.１３失效概率１.０８ˑ１０－７７.６２ˑ１０－６１.８０ˑ１０－５５％主观不确定可靠性指标β５.０３４.１４３.９３失效概率２.４８ˑ１０－７１.７１ˑ１０－５４.１８ˑ１０－５１０％主观不确定可靠性指标β４.６７３.７３３.５０失效概率１.５１ˑ１０－６１.０８ˑ１０－４２.３１ˑ１０－４目标可靠度β＝３.７２㊀目标失效概率１.００ˑ１０－４㊀５２１第５期张㊀萌ꎬ等:钢悬链线立管强度可靠性计算研究图３㊀可靠性指标与利用系数比较Ｆｉｇ.３㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ从上述结果可知:１)从１０％主观不确定性下的可靠性计算结果可以发现ꎬ当利用系数在１左右时ꎬ失效概率也在目标失效概率１０－４附近ꎬ可靠性方法与利用系数方法在判定结构失效时结果呈现一致性ꎬ因此在极端工况下ＡＰＩＲＰ２ＲＤ规范安全系数取０.８ꎬ能够起到满足目标可靠性的要求ꎻ２)可靠性方法在临界点附近判断结构是否失效时与利用系数方法相比更为灵敏ꎻ３)三根立管横向比较可以看到可靠性指标随利用系数的增大而减小ꎬ与理论相符合ꎻ４)对于本文中算例ꎬ考虑主观不确定性后ꎬ可靠度指标β计算结果会相应变小ꎬ而失效概率相应提高ꎬ此时较为保守ꎬ且与目标可靠度和失效概率更为接近ꎮ６㊀结㊀语１)可靠性方法与传统利用系数方法相比ꎬ在判断结构失效与否时呈现一致性ꎬ且在临界点附近灵敏度更高ꎮ２)本文采用样本筛选㊁极值统计和单样本Ｋ￣Ｓ检验三者相结合的方法ꎬ成功采用极值Ｉ型分布拟合得到多个时变载荷的分布类型和概率特性ꎬ随机过程的概率特性难以描述的问题得到解决ꎮ３)在立管可靠性计算中ꎬ结合相关规范资料ꎬ本文引入模型不确定性随机变量成功将平台偏移㊁土壤刚度和流速等较复杂的环境因素纳入可靠性分析中ꎬ通过敏感性计算得到模型不确定性随机变量的均值和变异情况ꎮ４)实例计算结果显示考虑主观不确定性的可靠性计算结果在描述结构失效与否时与传统的利用系数方法更为一致ꎬ因此分析中可考虑适当引入ꎮ参考文献:[１]㊀ＡＰＩＲＰ２ＲＤꎬＤｅｓｉｇｎｏｆｒｉｓｅｒｓｆｏｒｆｌｏａｔｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｔｅｎｓｉｏｎ￣ｌｅｇｐｌａｔｆｏｒｍｓ[Ｓ].ＡｍｅｒｉｃａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ２００６.[２]㊀ＡＰＩＳＴ２ＲＤꎬＤｙｎａｍｉｃｒｉｓｅｒｓｆｏｒｆｌｏａｔｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ[Ｓ].ＡｍｅｒｉｃａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ２０１３.[３]㊀ＳＹ/Ｔ１００３７ꎬ海底管道系统[Ｓ].中华人民共和国国家能源局ꎬ２０１０.(ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｅｒｇｙＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａꎬＳＹ/Ｔ１００３７ꎬＳｕｂｍａｒｉｎｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｙｓｔｅｍ[Ｓ].２０１０.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[４]㊀海底管道系统规范[Ｓ].中国船级社ꎬ１９９２.(Ｓｕｂｍａｒｉｎｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｙｓｔｅｍｓ[Ｓ].ＣｈｉｎａＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｏｃｉｅｔｙꎬ１９９２.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[５]㊀ＬＩＡＮＧＣｈｅｎｇｃｈｅｎｇ.Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｍａｒｉｎｅｒｉｓｅｒｓ[Ｄ].Ｈａｎｇｚｈｏｕ:ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１５.[６]㊀戴伟.基于响应面方法的立管结构可靠性研究[Ｄ].哈尔滨:哈尔滨工程大学ꎬ２０１２.(ＤＡＩＷｅｉ.Ｒｓｅｓａｒｃｈｏｎｒｉｓｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｂａｓｅｄｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ[Ｄ].Ｈａｒｂｉｎ:ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１２.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[７]㊀ＣＨＥＮＣｈａｎｇｓｏｎｇ.Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｅｅｐ￣ｗａｔｅｒｒｉｓｅｒｓａｎｄｍｏｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｉｎｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃｏｃｅａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ[Ｄ].Ｓｈａｎｇｈａｉ:ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１０.[８]㊀ＣＨＥＮＣｈａｎｇｓｏｎｇꎬＸＵＥＨｏｎｇｘｉａｎｇꎬＲＥＮＺｈｉｇｕｏꎬｅｔａｌ.Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｅｅｐ￣ｗａｔｅｒｒｉｓｅｒｓａｎｄｍｏｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｉｎｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃｏｃｅａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１１(４):５７６￣５８４.[９]㊀ＹＡＮＧＪｉｎꎬＬＩＵＣａｉｈｏｎｇ.Ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｅｅｐｓｅａｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｓｅｒｓ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００７ꎬ４(２):６０￣６５.[１０]ＣＹＭａꎬＵＡｌｉｂｒａｎｄｉꎬＣＧＫｏｈ.Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｓｔｅｅｌｃａｔｅｎａｒｙｒｉｓｅｒｗｉｔｈｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌꎬｇｅｏｍｅｔｒｙꎬａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＡＳＭＥ２０１４３３ｒｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＯｃｅａｎꎬＯｆｆｓｈｏｒｅａｎｄＡｒｃｔｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１４ꎬ３３:８￣１３.[１１]ＡＰＴｅｉｘｅｉｒａꎬＣＧｕｅｄｅｓＳｏａｒｅｓ.Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｗｉｔｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎｄｅｆｅｃｔｓ[Ｊ].ＰｒｅｓｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌｓａｎｄＰｉｐｉｎｇꎬ２００８ꎬ８５:２２８￣２３７.６２１海㊀㊀洋㊀㊀工㊀㊀程第３６卷[１２]夏雪.腐蚀海底管道的可靠性评估[Ｄ].哈尔滨:哈尔滨工程大学ꎬ２００９.(ＸＩＡＸｕｅ.Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｃｏｒｒｏｄｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅ[Ｄ].Ｈａｒｂｉｎ:ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２００９.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[１３]丁鹏.海底管线安全可靠性及风险评价技术研究[Ｄ].青岛:中国石油大学ꎬ２００８.(ＤＩＮＧＰｅｎｇ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓａｆｅｔｙｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｓｕｂｍａｒｉｎｅｐｉｐｅｌｉｎｅ[Ｄ].Ｑｉｎｇｄａｏ:ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍꎬ２００８.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[１４]罗海文ꎬ董瀚.高级别管线钢Ｘ８０~Ｘ１２０的研发与应用[Ｊ].中国冶金ꎬ２００６ꎬ１６(４):９￣１５.(ＬＵＯＨａｉｗｅｎꎬＤＯＮＧｈａｎ.ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＸ８０￣Ｘ１２０ｈｉｇｈｇｒａｄｅｌｉｎｅｐｉｐｅｓｔｅｅｌｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＭｅｔａｌｌｕｒｇｙꎬ２００６ꎬ１６(４):９￣１５.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[１５]华东师范大学数学系.概率论与数理统计教程[Ｍ].北京:高等教育出版社ꎬ１９８３.(ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓꎬＥａｓｔＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ.Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｔｈｅｏｒｙａｎｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｔｕｔｏｒｉａｌ[Ｍ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＨｉｇｈｅｒＥｄｕｃａｔｉｏｎＰｒｅｓｓꎬ１９８３.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[１６]邓合霞.海洋立管在非线性波浪载荷下的极值响应研究[Ｄ].哈尔滨:哈尔滨工程大学ꎬ２００６.(ＤＥＮＧＨｅｘｉａ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｅｘｔｒｅｍｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｏｃｅａｎｒｉｓｅｒｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｎｏｎｌｉｎｅａｒｗａｖｅｌｏａｄｓ[Ｄ].Ｈａｒｂｉｎ:ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２００６.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[１７]王浩钦.破损散货船剩余剪切强度的可靠性研究[Ｄ].杭州:浙江工业大学ꎬ２０１６.(ＷＡＮＧＨａｏｑｉｎ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｕｌｔｉｍａｔｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｄａｍａｇｅｄｂｕｌｋｃａｒｒｉｅｒｓ[Ｄ].Ｈａｎｇｚｈｏｕ:ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１６.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[１８]王言英.波浪与作用在海洋结构物上的载荷[Ｍ].大连:大连海事大学出版社ꎬ２００３.０９.(ＷＡＮＧＹａｎｙｉｎｇ.Ｗａｖｅｓａｎｄｗａｖｅｌｏａｄｓｏｎｏｆｆｓｈｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ[Ｍ].Ｄａｌｉａｎ:ＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓꎬ２００３.０９.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[１９]吴剑国.网壳结构稳定性的可靠性研究[Ｄ].上海:同济大学ꎬ２００１.(ＷＵＪｉａｎｇｕｏ.Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｒｅｔｉｃｕｌａｔｅｄｓｈｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ[Ｄ].Ｓｈａｎｇｈａｉ:ＣｈｉｎａＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２００１.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[２０]贡金鑫ꎬ魏巍巍.工程结构可靠性设计原理[Ｍ].北京:机械工业出版社ꎬ２００７.(ＧＯＮＧＪｉｎｘｉｎꎬＷＥＩＷｅｉｗｅｉ.Ｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ[Ｍ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓꎬ２００７.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[２１]骆成.海洋立管动态响应及动态可靠度分析[Ｄ].兰州:兰州理工大学ꎬ２０１４.(ＬＵＯＣｈｅｎｇ.Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｍａｒｉｎｅｒｉｓｅｒ[Ｄ].Ｌａｎｚｈｏｕ:ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１４.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[２２]张宁ꎬ王明洋ꎬ肖军华ꎬ等.基于改进的一次二阶矩失效概率计算方法的深部盐岩地下储气库片帮风险模型及其应用[Ｊ].岩石力学与工程学报ꎬ２０１３ꎬ３２(２):３４４８￣３４５４.(ＺＨＡＮＧＮｉｎｇꎬＷＡＮＧＭｉｎｇｙａｎｇꎬＸＩＡＯＪｕｎｈｕａꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｅｅｐｓａｌｔｒｏｃｋｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｇａｓｓｔｏｒａｇｅｓｌａｂｂｉｎｇｒｉｓｋｂａｓｅｄｏｎｍｏｆｍｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１３ꎬ３２(２):３４４８￣３４５４.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[２３]石福周ꎬ司伟ꎬ马骉ꎬ等.基于一次二阶矩的冻融作用下沥青路面性能可靠度分析[Ｊ].长安大学学报(自然科学版)ꎬ２０１５ꎬ３５(４):２０￣２６.(ＳＨＩＦｕｚｈｏｕꎬＳＩＷｅｉꎬＭＡＢｉａｏꎬｅｔａｌ.Ａｐｐｌｙｉｎｇｆｉｒｓｔｏｒｄｅｒｓｅｃｏｎｄｍｏｍｅｎｔｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｆｒｅｅｚｅ￣ｔｈａｗｉｍｐａｃｔｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈａｎｇ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)ꎬ２０１５ꎬ３５(４):２０￣２６.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[２４]李骏嵘.海底管道的可靠性设计方法及施工程序编制[Ｄ]ꎬ杭州:浙江大学ꎬ２００４.(ＬＩＪｕｎｒｏｎｇ.Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ￣ｂａｓｅｄｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｓｕｂｍａｒｉｎｅｐｉｐｅｌｉｎｅａｎｄｉｔｓｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｉｎｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ[Ｄ].Ｈａｎｇｚｈｏｕ:ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２００４.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))[２５]胡洪益.结构可靠性分析软件系统开发及优化设计方法研究[Ｄ]ꎬ长沙:湖南大学ꎬ２０１６.(ＨＵＹｉｈｏｎｇ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ[Ｄ].Ｃｈａｎｇｓｈａ:ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１６.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ))７２１第５期张㊀萌ꎬ等:钢悬链线立管强度可靠性计算研究。
在研究过程中，通过查找资料，对比，与传统的柔性立管和顶张力立管相比，其实，在管身方面并无多大区别，钢悬链线立管是由单根的高强度无缝钢管（《16）或者UOE钢管（》16)焊接而成，钢管内部或者外部涂有保护层（包括防腐涂层或者加重层）在与浮台链接方式相比，采用外悬接头，同时海底接头方面，不需要柔性接头或者海底应力接头。
这些是与顶张力立管的不同之处。
同时根据研究与观察。
钢悬链线输流立管非线性振动数值模拟（中国海洋大学孟丹）
SCR关键技术的研究：（深水开发的新型立管系统———钢悬链线立管(SCR)
黄维平,李华军）提到了SCR中研究重点方向
基于钢悬链线研究方法:(基于惯性耦合的深水钢悬链线立管非线性分析方法研究_白兴兰)
立管工艺与参数（典型深水顶部张紧立管的设计方法__典型深水平台概念设计研究_课题组）。
２０２２年第５１卷第４期第４３页石油矿场机械犗犐犔 犉犐犈犔犇 犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０２２，５１（４）：４３ ４９文章编号：１００１ ３４８２（２０２２）０４ ００４３ ０７深水钢悬链线立管全尺寸共振弯曲疲劳试验设计参数的确定何 宁１，杨 琥１，王 辉１，李 旭１，姬丙寅２，史交齐２（１．海洋石油工程股份有限公司，天津３００４５１；２．西安三维应力工程技术有限公司，西安７１００７５）①摘要：钢悬链线立管作为深海海洋石油连接浮式生产装置与海底生产系统的关键装备，由于海流运动、涡激振动及波浪涌动，长期承受垂直张力及交变应力的作用，可能导致疲劳失效。
为了避免此类情况的出现，需对钢悬链线立管进行焊缝疲劳试验，预估其疲劳寿命。
通过对钢悬链线立管全尺寸共振疲劳试验分析，其设计参数主要包括试样长度和固有频率、焊缝位置，焊缝数量、应变控制等。
建立数值解析求解方法和模态分析法组合法，确定试样长度和试样一阶固有频率，为深水钢悬链线立管共振弯曲疲劳试验提供理论基础。
焊缝数量和焊缝位置需考虑焊接热影响区和焊缝应力集中区域大小的影响，建议在立管试样上设置２个对焊接头进行评价，控制应变应以焊缝位置的应变为控制基准。
通过分析钢悬链线立管全尺寸共振疲劳试验设计参数，为促进钢悬链线立管的国产化提供技术支撑。
关键词：钢悬链线立管；全尺寸；共振弯曲；疲劳试验；设计参数中图分类号：ＴＥ９５２ 文献标识码：Ａ 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ３４８２．２０２２．０４．００１犇犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犇犲狊犻犵狀犘犪狉犪犿犲狋犲狉狊犳狅狉犉狌犾犾 犛犻狕犲犚犲狊狅狀犪狀狋犅犲狀犱犻狀犵犉犪狋犻犵狌犲犜犲狊狋狅犳犇犲犲狆犠犪狋犲狉犛狋犲犲犾犆犪狋犲狀犪狉狔犚犻狊犲狉ＨＥＮｉｎｇ１，ＹＡＮＧＨｕ１，ＷＡＮＧＨｕｉ１，ＬＩＸｕ１，ＪＩＢｉｎｇｙｉｎ２，ＳＨＩＪｉａｏｑｉ２（１．犆犖犗犗犆犗犳犳狊犺狅狉犲犗犻犾犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犆狅．，犔狋犱．，犜犻犪狀犼犻狀３００４５１，犆犺犻狀犪；２．犡犻’犪狀犛犲狉狏犛狋狉犲狊狊犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犛犲狉狏犻犮犲犆狅．，犔狋犱．，犡犻’犪狀７１００７５，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｓｔｅｅｌｃａｔｅｎａｒｙｒｉｓｅｒ（ＳＣＲ），ａｓｔｈｅｋｅｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｄｅｅｐ ｓｅａｏｆｆｓｈｏｒｅｏｉｌｔｏｃｏｎｎｅｃｔｆｌｏａｔｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆａｃｉｌｉｔｉｅｓａｎｄｓｕｂｓｅａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ，ｉｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｌｏｎｇ ｔｅｒｍｖｅｒｔｉｃａｌｔｅｎｓｉｏｎａｎｄａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｓｔｒｅｓｓｄｕｅｔｏｏｃｅａｎｃｕｒｒｅｎｔｍｏｔｉｏｎ，ｖｏｒｔｅｘ ｉｎｄｕｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｗａｖｅｓｕｒｇｅ，ｗｈｉｃｈｍａｙｌｅａｄｔｏｆａｔｉｇｕｅｆａｉｌｕｒｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｖｏｉｄｓｕｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｃｏｎｄｕｃｔｗｅｌｄｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｓｏｎＳＣＲｔｏｐｒｅｄｉｃｔｉｔｓｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｆｕｌｌ ｓｃａｌｅｒｅｓｏ ｎａｎｃｅｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｏｆＳＣＲ，ｉｔｓｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｓａｍｐｌｅｌｅｎｇｔｈａｎｄｉｎｈｅｒｅｎｔｆｒｅ ｑｕｅｎｃｙ，ｗｅｌｄｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｗｅｌｄｎｕｍｂｅｒ，ｓｔｒａｉｎｃｏｎｔｒｏｌ，ｅｔｃ．ｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓａｍｐｌｅｌｅｎｇｔｈａｎｄｆｉｒｓｔ ｏｒｄｅｒｉｎｈｅｒ ｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｏｆｄｅｅｐ ｗａｔｅｒＳＣＲ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｗｅｌｄｎｕｍｂｅｒａｎｄｗｅｌｄｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｗｅｌｄｈｅａｔ ａｆｆｅｃｔｅｄａｒｅａａｎｄｗｅｌｄｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｒｅａｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｉｔｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｏｓｅｔｔｗｏｗｅｌｄｊｏｉｎｔｓｏｎｔｈｅｓａｍ① 收稿日期：２０２２ ０１ １２ 基金项目：国家工业和信息化部科研项目“深水半潜式生产储能卸油平台工程开发”（ＭＣ ２０２０３０ Ｈ０４） 作者简介：何 宁（１９７７ ），男，天津人，教授级高工，主要从事深水立管海管研发工作，Ｅ ｍａｉｌ：ｈｅｎｉｎｇ＠ｃｏｏｅｃ．ｃｏｍ．ｃｎｐｌｅｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｆｕｌｌ ｓｉｚｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｃａｔｅｎａｒｙｒｉｓｅｒ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｐｒｏｍｏｔｉｎｇｔｈｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｃａｔｅｎａｒｙｒｉｓｅｒｗａｓｐｒｏｖｉｄｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｔｅｅｌｃａｔｅｎａｒｙｒｉｓｅｒ；ｆｕｌｌｓｉｚｅ；ｒｅｓｏｎａｎｔｂｅｎｄｉｎｇ；ｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔ；ｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 随着国内浅海油田相继进入产量递减阶段，走向深海已经成为中国海洋油气开发的重要战略。
- 31 -第3期图1 气田总体布置及钢悬链立管布置图深水钢制悬链线立管疲劳敏感性分析研究杨伟，李旭，任翠青，苑健康，张薇（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452）[摘 要] 南海某深水项目是国内首个采用钢悬链线立管的深水工程项目。
本文以该气田10寸钢悬链立管（SCR）为例，结合工程经验确定了影响疲劳的主要因素，利用Flexcom软件建立了疲劳分析模型并进行了敏感性分析。
通过对比所有敏感性分析结果可知，立管重量制造公差、系泊锚链预张紧力对立管触底区域的疲劳有明显影响。
通过本文的研究，为项目及后期类似项目的钢悬链立管分析设计提供了参考和借鉴。
[关键词] 钢悬链线立管；敏感性分析；疲劳分析作者简介：杨伟（1983—），男，河北人，硕士研究生，高级工程师，海洋石油工程股份有限公司立管结构工程师。
近年来，深海开发中的油气勘探和生产活动大大增加，与几年前相比水深增加了一倍[1]。
钢制悬链线立管（SCR ）由于其成本低、对浮体运动有较大的适应性，且适用高温高压工作环境，因此逐渐成为深水开发的首选立管形式，被誉为深水开发的成本有效解决方案[2]。
南海某深水项目是国内首个采用深水钢质悬链线立管的深水工程项目，因此从立管构型设计、关键部件选择、立管计算分析，管土作用评估、安装分析、管材确定都面临挑战。
本文从南海某深水项目实际工程出发，针对实施中遇到的影响SCR 疲劳分析的不确定因素开展敏感性分析，给出了在南海特有环境条件下的立管动力分析结果，为其他南海类似工程的SCR 分析设计提供了参考和借鉴。
1 项目概述南海某深水油气田是我国首个自营开发的深水气田。
气田水深范围1220～1560m ，其中SCR 应用水深范围1430～1470m 。
该气田开发示意图如图1所示，由一座深水半潜平台（SEMI ）、水下生产系统、SCR 和海底管道组成。
该工程共有6根SCR ，分别为一根18寸外输天然气SCR （GE ），两根12寸生产SCR （P1和P2），两根10寸生产SCR （P3和P4），以及一根6寸MEG 注入SCR （MEG1）。
第32卷第5期 2017年10月中国海洋平台CHINA OFFSHORE PLATFORMVol. 32 No. 5Oct.，2017文章编号：1◦〇1-4500 (2017) 〇5-〇082-〇7考虑海底接触的钢悬链式立管静力学行为陈祥，王小梅，高云，苌北，程俊霖(西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点试验室，成都610500)摘要：基于考虑海底接触的钢悬链式立管（Steel Catenary Riser，SCR)的结构特性，采用考虑管土分离的线性截断模型对p-y曲线进行描述。
通过在立管顶端施加固定的水平位移模拟上端浮体的水平漂移，分别 研究立管外後、立管壁厚、管内流体介质以及海流流速的变化对立管位移响应以及等效应力的影响。
分析结果表明：立管位移响应随着壁厚和内部流体密度的增加呈下降趋势，随着海流流速的增加呈上升趋势，但外径变化对立管位移响应的影响却不显著。
触地点处的等效应力发生了剧烈变化，从触地点到悬挂点，立管所受等效应力呈振荡波形，峰值整体呈上升趋势，波峰之间的间距逐渐增大。
立管位移响应主要受立管壁厚、内部流体密度以及海流流速的影响，而立管等效应力主要受立管内部流体密度和海流流速的影响。
关键词：钢悬链式立管；海底接触；位移响应；等效应力中图分类号：0357文献标识码：AStatic Behavior of Steel Catenary Riser Considering Seabed ContactC H E N X ian g,W A N G Xiaom ei,G A O Y u n,C H A N G B e i,C H E N G Junlin(S tate Key L aboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and E xploration,Southw est Petroleum U niversity, Chengdu 610500, Sichuan, China) Abstract ：Based on the structural characteristics of the Steel C atenary R iser (SC R) considering seabed contact, a linear truncation model considering pipe-soil separation are used to describe p-y curves. T he displacem ent response and equivalent stress of the riser are analyzed by changing the riser diam eter, the riser wall thickness, the pipe fluid m edium and the current velocity. T he horizontal displacem ent at the top of the riser is used to sim ulate the horizontal drift of the upper body. T he results indicate that the vertical displacem ent response is a dow nw ard trend w ith the increase of wall thickness and internal fluid density,and w ith the increase of current velocity, the vertical displacem ent response is a rising trend. T he influence of the outside diam eter on the displacem ent response of the riser tube is not significant. T he equivalent stress has changed dram atically on touch down point. From touch down point to hang off point, equivalent stress of riser is the oscillation w aveform peak and the peak value is a upw ard tren d, and the distance betw een wave crests increases gradually. It is concluded th at the displacem ent response of the riser is m ainly affected by the wall thickness of the riser, the internal fluid density, and the current flow velocity. T he equivalent stress of the riser is m ainly affected by the internal fluid density and the current flow velocity.收稿日期：2017-02-17基金项目：国家自然科学基金资助项目（51609206, 51522902, 51379033);国家留学基金资助项目（201608515007)作者简介：陈祥（1996-)，男，本科第5期陈祥，等考虑海底接触的钢悬链式立管静力学行为•83 •Key words：Steel Catenary Riser(SCR)；seabed contact；displacement response；equivalent stress〇引言钢悬链式立管(Steel Catenary Riser,SCR)是近些年来迅速发展起来的一种新型立管，与张紧式立管 (Top Tension Riser，T T R)相比，S C R不需要张紧力补偿，且允许上端浮体在较大范围内运动。
深水开发的新型立管系统———钢悬链线立管(SCR )Ξ黄维平,李华军(中国海洋大学海岸与海洋工程研究所,山东青岛266071)摘 要: 1种全新的深水立管系统———钢悬链线立管(Steel Catenary Riser ,SCR )在墨西哥湾(G olf of Mexico )、坎普斯湾(Campos Basin )、北海(North Sea )和西非(West Africa )得到了成功应用。
它的适用水深为300～3000m ,且适用现有任何浮式结构,从浅水的固定式平台到极深水的浮式生产储运系统(FPSO )。
因此,它取代了传统的柔性立管和顶张力立管,成为深水油气开发的首选立管,被认为是深水立管系统的成本有效的解决方案。
关键词: 钢悬链线立管;深水立管;海底管线;深水开发中图法分类号: TE851 文献标识码: A 文章编号: 167225174(2006)052775207 近年来,深水开发中的油气勘探和开发活动大大增加,与前几年相比水深增加了1倍。
海洋工业正在更深的海域中建造生产系统,更多地采用新技术并较大程度地发展现有技术。
这是世界上海洋石油天然气工业发展的总趋势,如墨西哥湾、坎普斯湾、北海和西非。
随着水深的不断增加,深水开发的技术装备也不断面临新的挑战,海洋平台和立管系统在这一次次的挑战中得到了发展,从张力腿平台、单柱平台(S par )、半潜式平台发展到今天的浮式生产系统和浮式生产储运系统(FPSO )(见图1)。
由于这些平台在海洋环境(风、浪、流)的作用下具有不同的运动特征,因此,对连接海底管线和平台的立管系统也提出了不同的要求。
如浮式结构的二阶慢漂运动在极端海况时,其最大漂移量可达水深的6%～10%(张力腿平台和单柱平台),20%～30%(浮式生产系统或浮式生产储运系统)。
顶张力立管已经没有能力顺应这样大的浮体漂移。
而且,随着水深的增加,顶张力的补偿也变得越来越困难,更难以容纳浮体的升沉运动。
