深水钢悬链线立管安装方案对比

深水导管架双立管整体安装施工工法深水导管架双立管整体安装施工工法一、前言深水导管架双立管整体安装施工工法是一种在海洋深水区域进行油气管线安装的工程方法。

本文将介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及相关的工程实例。

二、工法特点深水导管架双立管整体安装施工工法具有以下几个特点：1. 整体安装：导管架和双立管一次性装配完毕，减少了组装和安装的工序，提高了施工效率。

2. 高强度：双立管设计合理，能够承受深水环境下的高压力和流体载荷，保证管线的安全运行。

3. 高稳定性：导管架结构稳定，能够抵抗海床地质条件的影响，保持管线的稳定性。

4. 可重复使用：导管架和双立管采用可拆卸结构，可根据需要进行拆卸和重新安装，实现多次使用。

5. 环保性能：采用可回收的材料和节能设计，减少了对海洋环境的影响。

三、适应范围深水导管架双立管整体安装施工工法适用于以下场景：1. 深水油气井：用于深水区域油气井的开发和生产，能够满足高压力和高流量的需求。

2. 航线过渡段：用于连接不同地质条件的航线过渡段，能够提供稳定的支持和管道保护。

3. 海底跨越：用于跨越障碍物或不同管道之间的海底区域，能够实现平稳和可靠的管线布置。

四、工艺原理深水导管架双立管整体安装施工工法的工艺原理是通过对施工工法与实际工程之间的联系和采取的技术措施进行分析和解释，以提供该工法的理论依据和实际应用。

1. 结构设计：根据工程的需求和海底地质条件，设计导管架和双立管的结构，确保其能够承受相应的压力和载荷。

2. 材料选择：选择适合深水环境的材料，具有足够的强度和抗腐蚀性能。

3. 施工工艺：制定详细的施工方案，包括整体装配、管线安装、现场焊接和固定等步骤，确保施工过程的顺利进行。

五、施工工艺深水导管架双立管整体安装施工工法包括以下几个施工阶段：1. 导管架制造：根据设计要求，使用合适的材料和工艺制造导管架。

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。

深水半潜式生产平台立管系统配置研究左亚东;李福建【摘要】深水立管是连接海底油气田和海上生产设施之间的关键结构,该文重点研究深水半潜式生产平台的立管系统配置.工程开发模式确定是立管系统配置的基础.文中对比分析了适用于深水半潜式生产平台的开发模式,对不同立管类型进行适用性和优缺点对比分析,以确定适用于半潜式生产平台的最佳立管形式;并且对水下井口系统进行研究,结合目标平台的主要技术指标来配置立管系统.为后续分析平台立管载荷、立管系统与平台水动力耦合分析、立管系统强度及疲劳分析等工作打下基础.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2018(029)005【总页数】9页(P150-158)【关键词】半潜式生产平台;立管系统;开发模式;立管配置【作者】左亚东;李福建【作者单位】中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011;中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011【正文语种】中文【中图分类】U674.38引言随着近岸浅水水域油气产量的降低，众多石油公司已将注意力转移到远离海岸的深水区域。

国际能源机构统计数字表明，海洋油气总储量的约44%蕴藏在大于2000 m的深水区［1］。

传统的固定式平台已经不能适应这种深海海洋工程的需求，取而代之的是浮式结构物，包括以油轮为基础的FPSO、半潜式平台、张力腿平台和SPAR 平台等。

深水立管是连接海底油气田和海上浮体之间的关键结构，是深水油气田开发最为关键的技术之一，也是深水油气开发的重要基础设施之一。

立管是一套具有许多附加部件的复杂管系。

立管表面一般装有保温层、浮力块、减振装置、传感器等附属物。

对于浮式深海平台系统，一方面立管的长度很长，可以从几百米到几千米；另一方面，除海底井口和平台底部外，立管的其他地方没有固定支撑。

因此对立管的强度和疲劳要求很高。

立管按具体结构形式可以分为以下5种：（1）顶部张紧式立管（Top Tension Riser）;（2）钢悬链立管（Steel Catenary Riser）;（3）柔性立管（Flexible Riser）;（4）塔式混合立管（Hybrid Tower Riser）。

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）。

2.2海底管线铺设方法平台管道和管线的安装及其它们与平台的连接是海上工作很大的挑战。

高技术的工艺安装水平和不懈的努力是必须的，与此同时各类安装船只的大小和费用已经发展到铺管工程行业有其自己的规范。

最常用的安装方法和铺管船只将在此章节概述。

2.2.1 S-Lay s型铺管法S –型铺管法是指管线在船上开始下水时保持水平，在下水的过程中逐渐变为S型，如图2.15 [2.55]所示。

铺管船首先是汇成管线和存放一节一节管子的地方。

通常情况下，线性排列的系列站（焊接点）焊接40至80英尺（12-24米）的自由端线的长度。

焊缝经过X光检查和涂装之后，铺管船前进，管线入海。

该管线入海要在船尾通过一个精准的倾斜角度（见图2.16（b））。

在斜坡的底端连接着一个长长的弧形的托管架。

托管架是一个开放的框架结构,用来来支持V 形滚轮，从水平到倾斜暂停部分提供了一个控制型过渡。

较早的托管架是刚性的，而现代的托管架是铰接的，由几个部分通过铰链连接组成。

托管架的形状通过这些分段的连接角度形成。

其长度一般根据工作水深和管线的重量而定，传统的S-型铺管法的工作水深可以达330英尺（100米）。

管道的悬浮长度部分通过位于斜坡的张紧器支撑。

最常用的有V型张紧器，通过履带压在管线的表面。

管子通过旋转的轨道离开托管架。

在这一部分，管线在托管架上受到相对较高的张紧力（见第10章）。

图2.15 s-型铺管法安装图示和荷载分布托管架过短会导致管子在托管架尾部处过度弯曲，有可能使管子变形屈曲（见图8.4）。

这样的屈曲能够导致管子压裂和进水（湿弯）。

管道进水会使管线变沉从而超过张紧力，就会导致管线沉向海底。

管线向上成弧形的部分被称为上弓段（上弧形）。

管线以设定好的角度离开托管架,随着逐渐下沉，管线慢慢变直并向相反的方向弯曲，如图2.15所示。

通常最大弯曲部分发生在靠近海床的悬垂段（下凹），通常也就到了最大水深。

因此，必须确保累积的弯曲和压力荷载能够保证安全。

深水钢悬链线立管波致疲劳预报时频方法对比①黄 俊1,康 庄2,张岩松3,艾尚茂4(1.中海油研究总院,北京 100000;2.哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨 150001)摘要 波致疲劳损伤是深水钢悬链线立管(S C R )疲劳损伤的重要组成部分㊂分别采用时域和频域的方法对中国南海海域风暴海况引起的S C R 波致疲劳损伤进行了预报,分析了时域方法和频域方法得到的平台运动响应和立管动力响应的差异,对疲劳损伤风险位置及损伤极值等预报结果进行了对比㊂结果表明:时域方法与频域方法计算耗时差距巨大,采用频域方法得到的损伤风险位置滞后,且与时域方法相比,对立管的波致疲劳损伤进行了放大,在数量级上保持一致㊂通过上述结果分析,评估两种方法在深水钢悬链线立管波致疲劳预报中的适用性㊂关键词 钢悬链线立管;波致疲劳;频域谱分析;时域方法中图分类号:U 674.38 文献标志码:A 文章编号:20957297(2023)011207d o i :10.12087/oe e t .2095-7297.2023.02.18T i m e -f r e q u e n c y M e t h o d C o m pa r i s o n f o r W a v e -i n d u c e d F a t i g u e P r e d i c t i o n o f D e e pw a t e r S C R s H U A N G J u n 1,K A N G Z h u a n g 2,Z H A N G Y a n s o n g 2,A I S h a n gm a o 2(1.C N O O C R e s e a r c h I n s t i t u t e ,B e i j i n g 100000,C h i n a ;2.H a r b i n E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y ,H a r b i n H e i l o n g j i a n g 150001,C h i n a )A b s t r a c t W a v e -i n d u c e d f a t i g u e d a m a g e i s a n i m p o r t a n t c o m p o n e n t o f d e e p -w a t e r s t e e l c a t e n a r y r i s e r (S C R )f a t i g u e d a m a g e .I n t h i s p a p e r ,t h e f a t i g u e d a m a g e o f S C R i n t h e S o u t h C h i n a S e a c a u s e d b y s t o r m s t a t e i s p r e d i c t e d t h r o u gh t i m e d o m a i n a n d f r e q u e n c y d o m a i n r e s p e c t i v e l y .T h e d i f f e r e n c e o f p l a t f o r m m o t i o n r e s p o n s e a n d r i s e r d yn a m i c r e s p o n s e o b t a i n e d b y t i m e d o m a i n m e t h o d a n d f r e q u e n c y d o m a i n m e t h o d i s a l s o a n a l y z e d .T h e p r e d i c t i o n r e s u l t s o f f a t i g u e d a m a g e r i s k p o s i t i o n a n d d a m a g e e x t r e m e v a l u e a r e t h e n c o m p a r e d .T h e a p p l i c a b i l i t y of t h e m e t h o d s i n p r o d i c t i o n o f d e e p -o c e a n r i s e r s w a v e -i n d u c e d f a t ig u e w a s e v a l u a t e d .Th e r e s u l t s h o w s t h a t t h e r ei s a h u g e g a pb e t w e e n t h e t i m e d o m a i n m e t h o d a n d t h e f r e q u e nc yd o m a i n me t h o d ,a n d t h a t t h e d a m a g e r i s k p o s i t i o n c a l c u l a t e d b yt h e f r e q u e n c y d o m a i n m e t h o d i s l a g g i n g b e h i n d .W i t h t h e f r e q u e n c y d o m a i n m e t h o d ,t h e w a v e -i n d u c e d f a t i gu e c u m u l a t i v e d a m a g e i s a m p l i f i e d ,w h i l e t h e o r d e r o f m a gn i t u d e i s c o n s i s t e n t .K e y wo r d s S C R s ;w a v e -i n d u c e d f a t i g u e ;f r e q u e n c y d o m a i n s p e c t r a l a n a l y s i s ;t i m e d o m a i n m e t h o d 0 引 言近年来,钢悬链立管由于其成本低,可以承受较大的上部浮体的升沉和漂移运动[1],且适合深海高压环境,被广泛应用于深水油气开发中㊂对于深水立管系统来说,疲劳问题也是至关重要的㊂深水钢悬链线立管(S C R )的疲劳损伤主要包括平台涡激运动引发的疲劳损伤㊁立管涡激振动疲劳损伤和波致疲劳损伤㊂深水S C R 应用的海洋环境较为复杂,容易遭受极端海况,波浪载荷大,由此引发的疲劳①项目:中国海油科技项目 陵水半潜式生产平台研究专项 (L S Z X -2020-H N -05-0405)作者简介:黄俊(1980 ),男,工学学士学位,高级工程师,现主要从事海底管道结构的设计和研究工作㊂h u a n g ju n l @c n o o c .c o m.c n ㊂第10卷 第2期2023年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E Q U I P M E N T A N D T E C H N O L O G YV o l .10,N o .2J u n .,2023第2期黄俊,等:深水钢悬链线立管波致疲劳预报时频方法对比㊃113 ㊃损伤在疲劳总损伤中占比较大,因此在立管设计过程对波致疲劳损伤进行预报是十分必要的㊂在目前的实际工程中,疲劳损伤计算一般是基于频域谱分析方法和时域分析方法[2]㊂时域疲劳评估方法顾名思义是在时域中模拟得到应力数据,应用雨流计数法对应力进行处理,提取以幅值和均值为区分的应力的循环次数,之后对所截取的时间段下的总损伤进行累积计算,最后经过转换可以得到所求疲劳寿命㊂工程应用对时域法的准确性认可度较高,可以对载荷所引发的疲劳问题进行准确分析,并且还能将其中的非线性问题考虑在内㊂但该方法计算量大,对设备要求较高,耗时严重[3]㊂在实际情况下,也可以在频域内用功率谱密度来描述结构所受的随机载荷㊂频域方法计算量较小,因而耗费时间较短㊂面对较为复杂疲劳分析问题时,可以利用该方法快速地进行计算,与时域方法相比可节省大量的时间[4]㊂频域方法虽然能够极大地减小计算成本,对疲劳寿命进行快速预报,但其预报结果在精度上值得商榷㊂本文利用O r c a F l e x 软件分别采用频域方法和时域方法对南海某生产平台立管系统进行波致疲劳预报,通过对所得结果进行分析,对两种方法进行讨论㊂1 计算理论和方法1.1 悬链线理论如图1所示为基本的悬链线式钢质立管形态,θ为悬链线顶端切线方向于水平面的夹角,T h 和T v 分别是顶端张力的水平方向与垂直方向的分量㊂悬链线的一般理论方程为[5]:图1 立管静力分析图F i g .1 S t a t i c a n a l y s i s d i a gr a m o f r i s e r y =a c o s h xa-1(1)其中,定义a =T h/μ为悬链线参数,μ为管线单位长度湿重㊂在水深h 和单位长度湿重μ给定下,给出悬链线参数a 便可得到全部的立管状态参数㊂1.2 时域动力分析理论时域分析是完全非线性的,质量㊁阻尼㊁刚度㊁载荷等在各个节点上每个时间步进行计算,同时考虑瞬时几何形状的差异㊂O r c a F l e x 软件中内置两种积分方式,分别为显式积分和隐式积分,文中选用隐式积分方案,在计算时间步内更加稳定,因此速度更快㊂S C R 的运动方程可以表示为[6]:M x ㊃㊃(t )+C x ㊃(t )+K x (t )=f (t )(2)式中,M 为S C R 的质量矩阵,包括结构质量和附加质量;C 为S C R 的阻尼矩阵,包括结构阻尼和水动力阻尼;K 为S C R 的刚度矩阵;f (t )为S C R 所受到的外部载荷,主要是环境载荷和浮体响应给S C R 施加的力㊂1.3 频域谱分析理论频域分析是线性的,即频域求解过程中将任何非线性因素近似为线性㊂波频响应定义为系统与波浪随机过程相关联的一阶动态载荷作用下的响应㊂与时域下一致,波浪由指定的波浪谱描述,不同的是波浪谱在频域分析中并不用于重现海况㊂频域分析是通过对一些潜在的随机环境或加载过程应用一系列的线性映射来实现的㊂频域分析假设输入和输出都是正弦函数或者正弦函数组合的形式[7],所以频率为ωn 的不规则波:f (t )=f -㊃e i ωn t,x (t )=x -㊃e i ωn t(3)式中,f -和x -为复向量形式㊂代入式中可得:(ω2n ㊃M +i ωn ㊃C +K )㊃x -=f -(4)假设式中M ㊁C 和K 不随时间变化,S C R 结构为小直径管线结构,则f -可以通过对莫里森公式扩展得到,将f -记作F -㊂1.4 疲劳分析方法时域疲劳分析是在一段时间内对S C R 的运动响应进行求解,得到S C R 的应力响应的时历数据㊂频域谱疲劳分析是在频域内进行的,通过F E M 对S C R 结构进行分析得到频域响应函数,结合平台的运动谱和J O N S W A P 波浪谱可得到其应力在频域内的响应,通过进一步变化得到应力数据㊂在得到应力数据后结合S N 曲线法[8]即可得到其应力幅值对应的循环次数,再应用M i n e r 线性累积准则对损伤进行累加㊂重复进行上述操作可以得到立管㊃114㊃海洋工程装备与技术第10卷各个节点位置的疲劳损伤㊂具体的频域方法(a)和时域方法(b)疲劳分析流程如图2所示㊂(a)(b)图2疲劳分析流程F i g.2F a t i g u e a n a l y s i s p r o c e s s计算中所选择的S N曲线对立管疲劳损伤的影响很大,本文中立管疲劳寿命预测所用的S N 曲线选自规范B S7608(1993)E,表示为N=a S-ml o g10N=l o g10a-m l o g10S(5)其中,a㊁m为材料参数,取值为:a=3.289ˑ1012, m=3.0㊂在实际工程中,通常使用线性疲劳累积损伤理论作为其损伤累积的指导,该理论指出:在疲劳实验中,结构在不变应力的循环施加下,损伤与应力循环之间的关系可以认为是线性的,当损失积累到一定程度时,结构将产生破坏㊂其中,M i n e r损伤累计准则应用最多,其表达式为D=ðk i=1n i N i(6)其中,n i为应力的循环次数,N i为材料破坏之前可以承受的最大循环数㊂计算出在每个应力幅值下的损伤量,按照M i n e r损伤累积理论将每个幅值下的损伤值进行累积得到总损伤㊂2模型建立与参数选取2.1结构参数及耦合模型建立耦合模型中的平台模型为中国南海水深1422米的 深海一号 深水半潜式生产储油平台,由立柱和浮箱组成,吃水为37m,其设计参数见表1㊂平台采用张紧式锚链聚酯缆锚链组合形式进行系泊,系泊系统由4组㊁16根系泊线组成,如图3所示㊂表1平台主要结构尺寸T a b.1M a i n s t r u c t u r a l d i m e n s i o n s o f t h e p l a t f o r m参数/m值吃水37主尺寸91.5ˑ91.5ˑ59立柱尺寸21ˑ21ˑ50浮筒尺寸49.5ˑ21ˑ9第2期黄俊,等:深水钢悬链线立管波致疲劳预报时频方法对比㊃115 ㊃图3 平台立管系泊耦合数值模型F i g .3 C o u p l e d n u m e r i c a l m o d e l o f p l a t f o r m -r i s e r -m o o r i n g立管系统由6根钢悬链式立管[9](S C R )组成,分别为一根18寸外输天然气外输立管(G E ),两根12寸生产立管(P R 1和P R 2),两根10寸生产立管(P R 3和P R 4),以及1根注入立管(M E G ),立管参数见表2㊂表2 立管参数T a b .2 R i s e r pa r a m e t e r s 立管名称G E P R 1/2P R 3/4M E G 长度/m2204212821282068外径/m0.4570.3240.2730.168内径/m0.3940.2700.2220.132材料密度/(t e /m 3)7.850涂层厚度/m0.003海床摩擦系数0.5涂层密度/(t e /m 3)0.92.2 环境参数针对南海的海洋环境,选取了5个风暴工况进行分析㊂波浪谱为J O N S W A P 谱,海流为阶梯流,以4天为周期进行疲劳分析㊂该海域的波浪参数见表3,海流参数见图4㊂表3 海况参数T a b .3 S e a s t a t e p a r a m e t e r s海况编号有效波高/m 谱峰周期/s 风速/(m /s )方向/(ʎ)持续时间/h S 513.414.743.7454.4S 412.314.4411356.7S 310.313.6341354.6S 29.51330.39015.8S 16.312.124.2064.5图4 海流参数F i g .4 F l o w v e l o c i t y pr o f i l e 2.3 平台水动力特性采用基于势流理论的A QW A 程序对半潜式平台的水动力特性进行计算,以15ʎ为浪向间隔㊂该半潜式平台是对称结构,其纵荡和横荡运动是相同的,类似的对称浪向下的响应也是重复的㊂图5和图6是半潜式平台0ʎ~90ʎ七个浪向的纵荡和垂荡的幅值响应算子㊂图5深海一号 半潜平台纵荡幅值响应算子F i g .5 S u r g i n g r e s p o n s e a m p l i t u d e o pe r a t o r㊃116㊃海洋工程装备与技术第10卷图6深海一号 半潜平台垂荡幅值响应算子F i g .6 H e a v i n g r e s p o n s e a m p l i t u d e o pe r a t o r 3 结果分析3.1 平台运动响应分析分别使用频域方法(F )和时域方法(T )对平台立管系泊组成的耦合系统进行分析,提取平台垂荡运动响应结果,将频域下的结果进行转换后,与时域下的响应结果对比,如图7所示㊂从对比结果可知,两种方法得到的垂荡响应的平均位移差异不明显,相比于时域的计算结果,频域方法会放大对响应幅值的预测,结果的平均绝对误差在4%左右㊂并且随着海况等级的增加,两种方法得到的响应曲线的差异呈上升趋势㊂图7 平台垂荡运动响应对比F i g .7 C o m p a r i s o n o f h e a v e m o t i o n r e s p o n s e o f pl a t f o r m 3.2 立管波致疲劳分析对立管系统中的1根天然气外输管(G E )和4根生产管(P R 14)进行疲劳分析,得到各S C R 的波致疲劳损伤最大值和疲劳风险位置㊂(1)疲劳风险位置预报由已有研究和疲劳预报结果可知,S C R 的波致疲劳风险位置集中在触地段区域,该位置区域的立管外壁由于在运动过程中与海床发生摩擦,极易产生疲劳损伤㊂图8(左)显示的是分别通过两种方法计算得到的各立管在所有海况下波致疲劳损伤风险最大的位置㊂由图可知,两种方法得到的波致疲劳损伤最大值的位置范围都在触地点区域,并且天然气外输管的风险位置预报两种方法结果相一致㊂在对4根生产立管的风险位置的预报中可以发现,频域方法所得位置结果在沿管长方向比时域方法滞后㊂图8(右)显示的是对横截面上风险位置的预报结果,由图可知,两种方法所得截面疲劳损伤最大点位置的夹角在90ʎ左右㊂(2)疲劳损伤最大值预报两种方法计算得到的立管系统在触地区域的疲劳损伤最大值如图9所示㊂两种方法计算所得的疲劳损伤结果的数量级保持一致,均为10-3,但在数值上两种方法所得结果差异明显,频域方法所得结果与时域方法相比对疲劳损伤进行了放大,且在生产立管(P R 4)上放大最为明显㊂第2期黄俊,等:深水钢悬链线立管波致疲劳预报时频方法对比㊃117 ㊃图8 立管波致疲劳损伤风险位置预报F i g .8 L o c a t i o n p r e d i c t i o n o f r i s e r w a v e -i n d u c e d f a t i g u e d a m a ge r i sk 图9 立管疲劳损伤最大值F i g .9 M a x i m u m o f r i s e r f a t i g u e d a m a ge (3)计算时间对比使用时域方法分别对各个工况进行了1小时的模拟计算,记录每个工况仿真所需时间㊂如图10所图10 仿真耗时对比F i g .10 C o m pa r i s o n o f s i m u l a t i o n t i m e 示,时域方法对一个工况进行1小时仿真所需时间约为4.5小时,而在相同计算配置下,频域方法对每个工况进行计算所需时间约为35秒,计算耗时差距巨大㊂4 结 论对中国南海 深海一号 深水半潜式生产储油平台的立管系统的波致疲劳损伤进行了分析,得到的结论如下:(1)频域方法与时域方法在计算时间消耗上差异巨大,在同等计算配置的情况下,时域动态仿真耗费时间约为频域方法的近千倍㊂(2)平台垂荡运动响应预报受到方法差异的影响,其中频域方法得到的平台垂荡运动响应幅值较大,并且随着海况等级增大差异愈发明显㊂(3)立管系统波致疲劳损伤预报主要关于疲劳损伤风险位置和疲劳损伤极值两个关键参数:①与时域方法相比,频域方法得到的立管波致疲劳损伤风险位置沿管长较为滞后,但仍在触地区域内,横截面内风险位置不同,夹角在90ʎ左右;②频域方法预报中对疲劳损伤极值进行了放大,但在数量级上与时域方法所得结果保持一致㊂目前普遍认为时域方法的分析精确度较高,从上述分析结果可知,在对立管波致疲劳的预报中频域方法的快速性优势明显,并且在验证校核等对结果精确度要求不高的过程中,采用频域方法进行分㊃118㊃海洋工程装备与技术第10卷析可以快速得到校核结果㊂在设计过程中也可通过将两种方法结合的方式进行快速设计或指标检测㊂参考文献[1]M ršn i k M,S l a v i c㊅J,B o l t eža r M.F r e q u e n c y-d o m a i n M e t h o d sf o r a V i b r a t i o n-f a t ig u e-l i f e E s t i m a t i o n A p p l i c a t i o n t o R e a l D a t a[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f F a t i g u e,2013,47:817.[2]M O R O O K A C K,C O E L H O F M,S H I G U E M O T O D A.D y n a m i c B e h a v i o r o f a T o p T e n s i o n e d R i s e r i n F r e q u e n c y a n dT i m e D o m a i n[C].P r o c e e d i n g s o f t h e S i x t e e n t h(2006) I n t e r n a t i o n a l O f f s h o r e a n d P o l a r E n g i n e e r i n g C o n f e r e n c e.S a nF r a n c i s c o,2006:3136.[3]杨和振,李华军.深海钢悬链立管时域疲劳寿命预估研究[J].振动与冲击,2010,29(03):2225+201.D O I:10.13465/j.c n k i.j v s.2010.03.001.[4]程侃,赵礼辉,刘斌,等.频域疲劳寿命预测方法对比与分析[J].农业装备与车辆工程,2018,56(9):15.[5]白兴兰,黄维平.深水钢悬链线立管非线性有限元静力分析[J].工程力学,2011,28(4):208213.[6]S I L V A D A N T A S C M,d e S I Q U E I R A M Q,E L L W A N G E RG B,e t a l.A f r e q u e n c y D o m a i n A p p r o a c h f o r R a n d o m F a t i g u eA n a l y s i s o f S t e e l C a t e n a r y R i s e r s a tB r a z i l s D e e p W a t e r[C].O M A E51104,2004.[7]周巍伟,曹静,沙勇,陈严飞.深水钢悬链线式输油立管波致疲劳损伤频域分析[J].中国海上油气,2011,23(5):349353.[8]A T S M s t a n d a r d E104985.S t a n d a r d p r a c t i c e s f o r c y c l ec o u n t i n g i n f a t i g u e a n a l y s i s[S].W e s t C o n s h o h o c k e n,P A:A S T M I n t e r n a t i o n a l,1999.[9]贾旭,贾鲁生,黄俊,等. 深海一号 能源站钢悬链立管总体方案研究[J].中国海上油气,2021,33(5):165174.。

深水FPSO船体、系泊与立管的时域耦合分析施兴华;徐烁硕;杭岑;章柯【摘要】基于时域耦合理论,应用SESAM/DeepC模块,采用时域非线性方法对深水FPSO船体、系泊与立管进行耦合计算,分析考虑立管和不考虑立管影响下的系白性能,研究立管的单位长度质量、立管的轴向刚度,以及立管上安装浮力块的位置、质量和体积对FPSO系泊性能的影响,探讨了由于浮力块设置形成不同形式的立管对FPSO动力响应的影响.结果表明,立管可减小深水FPSO的系泊缆张力和运动响应,简单悬链线立管的顶端张力均较大,安装浮力块后可有效减小张力.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2016(045)003【总页数】6页(P135-139,145)【关键词】深水FPSO;立管;系泊;耦合分析【作者】施兴华;徐烁硕;杭岑;章柯【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;上海振华重工(集团)股份有限公司,上海200125;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】U674.38海洋立管是深海浮式结构物的关键组成部分，不仅是海面与海底的连接通道，也是连接水下井口与水上浮体的纽带。

风、浪、流等环境载荷作用下，系泊状态下FPSO水动力性能的数值预报一直是学者们研究的热点问题。

很多学者在进行FPSO系统时域耦合计算[1]时，通常忽略立管系统的影响，实际上立管系统也会对整个系泊系统的刚度产生影响，而且在耦合分析中，作用在立管上的环境载荷会对整个分析产生影响。

近年来有学者，考虑船体-系泊-立管的耦合作用，将立管作用视为船体的拉力，Arcandra[2]研究了平台、系泊缆索、立管系统的水动力特性，M. H. Kim[3]建立了转塔系泊FPSO的船体、锚泊、立管系统耦合水动力模型，对其进行了时域分析。

同时单独针对立管开展其动力特性研究，孙丽萍[4]和丁鹏龙[5]分别研究了立管参数及浮力块对缓波型和陡波型布置的柔性立管动力响应的影响规律。

- 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）。

在位浮式平台回接钢悬链线立管安装设计朱为全;宋亚新;王铭飞;李斌;牛强;刘月舟;罗勇【摘要】The general installation procedures,analysis methodology,and design criteria regarding a tied-back installation of Steel Catenary Riser (SCR) onto an existing floating plat form are introduced.Exemplary static,dynamic and fatigue analyses are given for a SCR installed onto a semi-submersible to obtain key installation parameters snch as limiting installation seastates and allowable welding stand-by time,etc.%详细介绍在位浮式平台的钢悬链线立管(Steel Catenary Riser,SCR)回接安装的流程、安装分析方法以及分析准则.以某半潜平台为例,对其钢悬链线立管的安装进行静态、动态和疲劳分析,得到安装作业的气候窗和关键状态最长待机时间等重要安装参数.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2017(032)004【总页数】9页(P76-84)【关键词】浮式平台;钢悬链线立管;J型铺管;安装【作者】朱为全;宋亚新;王铭飞;李斌;牛强;刘月舟;罗勇【作者单位】高泰深海技术有限公司,北京100029;高泰深海技术有限公司,北京100029;高泰深海技术有限公司,北京100029;海洋石油工程股份有限公司安装公司,天津304500;海洋石油工程股份有限公司安装公司,天津304500;海洋石油工程股份有限公司安装公司,天津304500;高泰深海技术有限公司,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P75立管系统担负着将海底的石油或天然气传输到浮式平台和向海底注水注气等任务。