单点系泊海洋平台结构管节点强度校核与可靠性分析
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海上平台导管架腿柱结构强度和稳定性分析
李清明;陈第一;祁雷;李宁;孙兆恒;刘子梁
【期刊名称】《中国海洋平台》
【年(卷),期】2024(39)3
【摘要】根据南海北部大陆西区气田的分布情况,为更经济和绿色地增加气田的产量,需要新增立管连接2个气田平台。
以支撑平台导管架的腿柱结构为研究对象,采用7套复合材料背负式管卡安装立管,并考虑腿柱实际受载工况,分析当管卡在不同位置时导管架腿柱结构强度和屈曲稳定性。
借助所构建的SACS计算模型,验证在水深88 m下,采用7套复合材料背负式管卡时,海洋平台导管架腿柱结构的安全性和可靠性,为在相同工作环境下平台腿柱结构的设计提供参考。
【总页数】6页(P46-51)
【作者】李清明;陈第一;祁雷;李宁;孙兆恒;刘子梁
【作者单位】中海石油(中国)有限公司湛江分公司;华南理工大学海洋科学与工程学院;中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE95;P751
【相关文献】
1.基于模型冰试验的多腿柱导管架平台结构最大冰载荷计算新方法——以渤海绥中36-1油田AII井口平台为例
2.单腿导管架平台的设计与结构内力分析
3.海上升压
站平台桩和上部结构柱腿连接强度分析4.基于带缆工况下的导管架主腿结构强度分析5.海上风机导管架基础钢管桩稳桩平台结构强度分析
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浙江大学硕士学位论文海洋平台结构可靠度评估的环境数据分析和重要度分析姓名:罗宏申请学位级别:硕士专业:结构工程指导教师:金伟良;李海波2000.1.1●‘海洋平台结构可靠度评估的环境数据分析和重要度分析摘要本文以结构可靠度理论、统计分析理论和结构优化理论为基础,充分考虑了海洋平台结构的特点,利用Matlab软件平台,对海洋平台的环境荷载和荷载抗力分项系数的优化进行了研究of具体的研究工作是:’\.基于可靠度设计的要求,对涉及工程结构设计的基本资料,如环境资料(波浪、流、风、冰、地震、海生物、水温、水位)、地质资料(土的物理力学性质等)和结构资料等,提出相应的基本要求和依据。
运用统计分析理论对绥中36-1油田的一座平台和涠1I-4C平台的环境荷载和抗力进行统计分析,给出它们的概率分布形式并进行相应的检验.同时基于有限元分析软件SACS计算结果和最小二乘法原理在Matlab软件平台基础上进行平台基底总剪力的表达形式拟合.拟合结果对于平台整体可靠度衣疲劳可靠度提供了所需的基本数据资料.根据结构优化理论,提出系数重要度分析方法,并选择绥中36-I油田的一座平台进行Matlab编程计算系数重要度.本文的研究工作是浙江大学结构工程研究所承担的两个研究项目:“涠11—4C-T-台结构可靠性研究”与‘‘基于可靠度的海洋平台结构设计的基础研究”的组成部分・少/一关键词:海洋≯结气萝魔结构优怨笋;环警札重移;竺h6■■j■■■●■■■■●■■■■●■■■■■■■●■■■■■■,■■■■■EE目■●■!■■■■Ej■■■■■E■■■|■●■■●●■■■■■■■■■●|目g■■■■目■E■自!Ege浙江大学硕士学位论文,20011●海洋平台结构可靠度评估的环境数据分析和重要度分析Abst/'actUsingMatIabsoftware,thetheoryandmethodofstructuraloptimumdesignforenvironment10adsandthedesigncoeffieientof10adandresistahoeofoffshoreP1atforillsaremainlystudiedonthebaseofthetheoriesofs:ruetufalreliability,statisticalanalysisandstrueturaloptimization,andconsideringcomprehensivelYthecharactersofoptimumdesignforoffshoreP1atforms.Themajorcontentsinthisthesisaresummarizedasf0110WS:Ontherequirementofstrueturalreliability,thebasicrequirementsforbasicdataofstructuraldesigndata,suchasenvironmentdata(wave、current、wind、ice、earthquake、眦tertemperature、waterlevel),geologicaldata(earthyphysicalcharacterete.)andstructuraldataetc.arepresentedinthispaper.Usingstatisticaltheory,statisticalanalysisforenvironmentloadsandfebistancesofanoffshorePlatforminSZ36一loffshoreoilfieldandW1卜4Cplatformaregiven,thentheirdensityfunctionsaregained,andthevetifyisdone.BasedontheresultcomputingbytheSACSfiniteelementanalysissoftwareandleasesquareprinciple,theformulaoftotalshearingforceinaplatformbettomissimulated.andtheformulaisthebasicdataforevaluatingtheP1afromsystemrellabiIityandfatiguereIiability.Thepaperpresentsthecoefficientsensitivityarialysismethodaccordingtothemethudofstructureuptimum,andcalcuIatesthecoefficientsensitivityofanoffshoreP1atforminSZ36—1offshoreoilfieldusingMatlabsoltware.Thisworkbelongstoproject:“THEWll一4CPLATFORMSTRUCTURERELIABILITYSTUDYING”andproject:“THEFOUNDATIONSTUDYOFTHEOFFSHOREPLATFORMSTRUCTUREDESIGNBASEDONRELIABILITY”whicharestudiedbyZhejiangUniversityInstituteofStrUCturalEngineerlag.Keywords:Eisiiii____I__l______-___自_l_●目目I_-I___l_____l__-____-_l______-__≈浙江大学硕士学位论文.2001n●●●;●耋童兰垒篁丝星耋堡兰篁塑至丝鍪堡坌丝堡塞圣耋坌丝offshoreplatform;structureteliability;structureoptimummethod;environmentdata;¥enSitiVity;Matlab浙江大学硕士学位论文.2001。
FPSO单点系泊系统的结构安全评估与优化FPSO(浮式生产储油船)作为一种将油气生产、储存和转运集于一身的海上设施,已经成为深海油田开发的重要利器。
而FPSO的单点系泊系统作为其重要组成部分之一,承担着保持船体稳定和安全的重要职责。
本文将对FPSO单点系泊系统的结构安全进行评估,并提出优化的方案。
首先,我们将对FPSO单点系泊系统的结构进行评估。
该系统主要由锚链、系泊桩、船体结构等组成。
我们可以通过有限元分析等方法对这些结构进行力学性能的评估。
例如,我们可以检查锚链的拉力是否符合设计要求,并进行疲劳寿命分析,以确保其在长期使用过程中不会发生断裂。
同时,我们还可以评估系泊桩的承载能力,确保其能够承受预期的水动力荷载和风荷载。
此外,对船体结构的强度和稳定性也需要进行评估,以确保其能够有效地抵抗外部环境条件的影响。
基于上述评估结果,我们可以对FPSO单点系泊系统进行优化。
首先,对于锚链的优化,我们可以考虑采用高强度材料,以增加其拉力容量,提高安全性。
此外,对于锚链的布设方式,我们可以采用合适的布锚角度和锚链间距,以增加系统的稳定性。
对于系泊桩的优化,我们可以选择更合适的材料和尺寸,以提高其承载能力。
此外,对于船体结构的优化,我们可以考虑采用增强结构或采用更合理的结构设计,以提高其抗风浪能力和波动荷载承载能力。
除了结构的优化,我们还应关注FPSO单点系泊系统的监测与维护。
监测系统可以通过各种传感器,如振动传感器、应变传感器等,对FPSO单点系泊系统进行实时监测,及时发现可能存在的问题,并采取相应的维护措施。
此外,定期的维护工作也是确保FPSO单点系泊系统安全运行的关键。
维护工作包括对锚链磨损情况的检查、系泊桩的防腐蚀处理以及船体结构的定期检测等。
除了上述内容,我们还应关注FPSO单点系泊系统的环境可持续性。
在优化设计和维护过程中,我们应考虑减少对环境的负面影响。
例如,在锚链的选用过程中,可以选择可回收或可再生的材料,以减少废弃物的产生。
FPSO单点系泊系统的疲劳分析与寿命评估概述FPSO(Floating Production Storage and Offloading)是一种用于海洋石油生产的浮式平台。
该平台通常使用单点系泊系统进行固定,以保持在海上工作期间的稳定性。
单点系泊系统的疲劳分析和寿命评估是确保FPSO平台安全和可靠运营的重要任务。
本文将深入探讨FPSO单点系泊系统的疲劳分析和寿命评估的方法和意义。
疲劳分析的方法疲劳分析是评估FPSO单点系泊系统的疲劳寿命的关键步骤之一。
它涉及到计算并预测系统在海浪和风力等外部环境作用下的应力载荷。
常见的疲劳分析方法包括有限元分析、结构应力计算以及疲劳寿命计算。
首先,有限元分析是一种常用的工程方法,可以通过将结构划分为有限数量的元素,模拟系统内应力和位移的分布。
通过对每个元素的力学行为进行分析,可以得出整个系统的应力和变形情况。
这对于理解FPSO单点系泊系统在不同情况下的强度和稳定性至关重要。
其次,结构应力计算是通过将FPSO单点系泊系统划分为不同的部件,分析其受力情况。
这可以帮助我们理解每个部件在持续工作过程中的应力分布。
这些应力计算结果对于评估每个部件寿命的关键因素很重要,并为做出必要的维护和修复提供了依据。
最后,疲劳寿命计算是根据确定的载荷和应力数据,结合材料的疲劳特性,预测结构的疲劳寿命。
这需要考虑到疲劳裂纹的扩展、应力集中以及系统的使用情况等因素。
通过疲劳寿命计算,我们可以了解FPSO单点系泊系统在特定条件下的使用寿命,从而制定相应的维护和修复计划。
疲劳分析的意义FPSO单点系泊系统的疲劳分析和寿命评估对于保障平台和人员的安全运行至关重要。
首先,疲劳分析可以帮助工程师们了解系统中不同部件的疲劳破坏和可靠性问题。
通过研究应力集中、疲劳裂纹扩展和载荷作用等因素,我们可以准确评估系统的强度和稳定性,并识别可能造成失效的关键部件。
这有助于及早发现潜在风险以及做出相应的加固和维修措施。
海洋平台的结构强度与稳定性分析海洋平台是一种在海洋中建造的人工平台,用于开展海上石油钻探、海洋科学研究、风电场建设等活动。
在海洋环境中,海洋平台的结构强度和稳定性是非常重要的,对于保证平台运行的安全性和可靠性至关重要。
本文将对海洋平台的结构强度和稳定性进行分析,并提出相应的解决方案。
一、结构强度分析1. 荷载计算海洋平台的结构强度受到多种荷载的影响,包括自重、风载、浪载、冲击载荷等。
在设计海洋平台时,需要根据平台的用途和运行环境合理计算各个荷载的大小,并采取适当的安全系数进行荷载设计。
2. 结构材料选择海洋平台的结构强度与所采用的材料有密切关系。
传统上,海洋平台的结构多采用钢结构,但随着高性能材料的发展,复合材料也逐渐应用于海洋平台的建造中。
选择合适的结构材料可以提高海洋平台的强度和耐久性。
3. 结构设计在海洋平台的结构设计中,需要考虑平台的稳定性和结构的强度。
采用合理的结构形式和连接方式,合理布置支撑结构和刚性连接,可以提高平台的整体结构强度。
二、稳定性分析1. 海底基础设计海洋平台的稳定性受到其海底基础的影响。
根据海洋平台的类型和运行环境,可以选择适合的基础形式,如桩基、板基等。
通过合理设计基础的形状和尺寸,保证海洋平台的稳定性。
2. 平台动力响应分析海洋平台在海洋环境中受到风力、波浪等外部荷载的作用,产生动态响应。
通过对平台的动力响应进行分析,可以评估平台的稳定性,并设计相应的减振措施,如增设阻尼器、减小平台的共振频率等。
3. 风、浪和冲击力分析在海洋平台的稳定性分析中,需要对海洋环境中的风、浪和冲击力进行综合分析。
通过采用海洋气象数据和水动力学模型,可以计算风、浪和冲击力的大小和作用方向,从而评估平台的稳定性。
总结:海洋平台的结构强度与稳定性分析对于确保平台的安全性和可靠性至关重要。
在设计过程中,需要合理计算各个荷载的大小,选择适当的结构材料,设计合理的结构形式和连接方式。
同时,进行稳定性分析包括海底基础设计、平台动力响应分析以及风、浪和冲击力分析等,保证平台在海洋环境中稳定运行。
FPSO单点系泊系统的船体结构设计与强度分析FPSO(浮式生产储油船)是一种具有储油和生产设施的浮式海上装置,它通常用于海上油田的生产和储存。
FPSO的单点系泊系统是这种装置中非常重要的一部分,其船体结构设计和强度分析是确保FPSO安全运行的关键因素之一。
首先,单点系泊系统是FPSO与海底油井之间的连接系统,包括单点摩擦系泊、单点插头系泊和单点部分系泊等几种类型。
单点摩擦系泊是最常用的一种,它通过利用摩擦力将FPSO固定在海底油井上方。
单点插头系泊则是通过在海底油井周围设置插头,将FPSO与海底油井连接起来。
单点部分系泊则是单点摩擦系泊和单点插头系泊的结合。
在设计单点系泊系统的船体结构时,需要考虑以下几个方面:1. 船体承载能力:船体结构需要具备足够的承载能力,以抵抗海浪、风浪和载荷等外力的作用。
通过结构分析和强度计算,可以确定船体的设计参数,如材料选用和壁厚尺寸等。
2. 系泊力分析:单点系泊系统的船体结构必须能够承受系泊过程中产生的力量,包括水平拉力、垂直张力和摩擦力等。
这些力量会对船体造成不同程度的影响,因此需要进行力学分析,以确定船体结构的强度和稳定性。
3. 船体稳性:单点系泊系统的船体结构设计还需要考虑船体的稳定性,以确保船体在海上能够保持平衡。
这包括对船体的浮力分析和稳性计算,以确定船体的重心和浮心位置。
4. 耐久性:由于FPSO通常需要长时间在海上运行,船体结构需要具备良好的耐久性,以抵御海水、海洋环境和海洋生物等因素的侵蚀和损坏。
因此,在船体结构设计中需要考虑材料的防腐蚀性能和船体的防护措施。
5. 可维修性:船体结构设计还应考虑到维修和检修的便捷性,以便在必要时对船体进行维护和修理。
这包括设计合理的结构连接方式和易于拆卸的部件,以方便对船体进行修理和更换。
船体结构设计与强度分析是确保FPSO单点系泊系统安全可靠运行的重要环节。
只有在船体结构强度满足设计要求并经过充分的分析和验证后,FPSO才能正常运行并提供可靠的油田生产和储存功能。
第14卷第4期计算力学学报Vol.14No.4 1997年11月CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL MECHANICS Nov.1997海上平台结构疲劳与疲劳可靠性分析程序设计邓洪洲 孙 秦(同济大学建筑工程系,上海,200092) (西北工业大学飞机工程系,西安,710072)摘 要 本文介绍了作者开发的适用于固定式导管架海上平台结构系统疲劳与疲劳可靠性分析程序系统的设计原理、结构及功能特点。
最后,以一固定式导管架平台作为算例验证了程序系统的可靠性与实用性。
关键词 海上平台;疲劳;疲劳可靠性;程序系统分类号 U6741381;TP3190 引 言海洋平台作为进行海上石油钻井与开采的一种重要海洋工程结构,长期服役在恶劣的海洋环境中,承受着波浪等交变载荷的作用,疲劳破坏是其主要的失效形式。
固定导管架式是海洋平台的主要结构形式,管节点是导管架结构的重要部位,由于初始焊接缺陷,特别是高的应力集中,容易发生疲劳破坏。
我国海洋工程从60年代发展至今,从渤海到南海、东海到黄海,目前已有数十座海洋工程结构矗立在海上,其中时间最久的固定式导管架平台使役达十八年之久。
到90年代末,80年代建造的平台都需要进行评估与维修,工作量艰巨,工程费用巨大。
要保证海洋平台结构作业安全,拥有良好的结构分析程序是非常必要的,因而,研究海洋平台这种大型工程结构疲劳与可靠性评估方法及开发相应的程序系统则成为紧迫而具有重大工程实际意义的课题。
本文基于国内外已经取得的管节点疲劳研究的理论与试验成果及作者在海洋平台结构系统疲劳及疲劳可靠性方面的研究成果,开发出适用于固定式导管架海洋平台结构系统疲劳及疲劳可靠性分析的程序系统,并通过工程实际算例验证本文方法的可行性及开发的程序系统的可靠性。
1 程序设计原理111 结构系统疲劳分析方法在海洋平台结构系统疲劳分析过程中,疲劳损伤的计算对象是管节点。
在现阶段,由于尚未解决空间管节点的应力分析问题,通常还是把一个空间管节点分成几个简单管节点来研究管节点的应力分析问题。
关于海洋平台结构极限强度的探讨摘要:海洋平台是海洋资源开发的基础设施,也是海上工程运营的重要基础。
海洋平台的结构复杂且昂贵。
为了基于安全性能且降低制造成本,海洋平台和平台的可靠性必须经过优化设计。
勘探和利用海上石油需要使用大型海上石油平台。
在海上平台的设计和制造过程中,极限强度分析是一个重要的课题,必须采用准确的分析方法和手段才能获得准确的分析结果。
本文以一个平台为例,使用大型有限元分析软件建立模型,在规范要求的环境组合下进行极限强度分析,并获得可指导平台设计和制造的计算结果。
关键词:海洋平台;极限强度;设备的可靠性1海上平台的基本情况海上平台是开发各种海洋资源(如天然气和石油)时非常常用的移动平台,其用途广泛,主要由三部分组成:举升系统,支腿和主体。
可以在该范围内自由升降,在实际工作中,桩桥将延伸到海底并站立在海底上。
并且,根据不同工作的数量,腿的上部可以支撑平台的主体并达到预定的工作高度。
拖曳时桩腿可以折叠,但是当大海沉重时不能拖曳。
自升式海上平台的工作深度为12到550英尺,其中大多数为250到300英尺。
这种自升式平台主要有两种:沉没型和独立型。
桥梁的结构主要包括桁架式和圆柱式。
这种平台具有极好的稳定性和较强的定位能力。
适用于深海。
可以适应恶劣的工作环境,并在大陆架海域海洋资源的开发中发挥重要作用。
本文主要讨论了自升式平台结构优化设计的研究与开发。
2环境负荷海上石油平台承受的外部环境负荷主要包括风,浪,洋流,冰,地震和海啸。
在本文中,主要考虑三个主要的环境负荷:风,浪和洋流。
2.1风荷载在设计海上结构时,必须考虑风荷载对稳定性,定位系统和局部结构强度的影响。
当前,工程界对脉动风的描述通常包括稳定和可变的部分。
NPD光谱和API光谱在海洋工业中经常使用。
2.2洋流负荷洋流存在于海平面以上一定深度处,因此会在水下和海底组件上施加力,同时会影响平台位置的选择和船舶停靠。
洋流和风浪是两种类型的洋流,前者是由天体运动形成的潮汐力引起的,后者是由天气和水文学等因素引起的。
基于ANSYS的海洋平台结构强度分析宋琳摘要:海洋平台作为海洋资源开采的重要结构物,受到不同荷载的影响,其结构安全问题不容小觑。
因此,要根据结构强度特点,将其设计、校核、检验等环节不断强化,反复验证以保证安全。
基于此,本文利用大型有限元软件ANSYS对海洋工程结构物进行强度分析,并对方法进行探讨。
关键词:海洋平台;强度分析;有限元1.前言伴随着经济发展,我国对能源需求与日俱增。
海洋油气资源蕴藏丰厚,是目前乃至未来我国重要的能源开发领域。
海洋平台作为重要的海洋油气开发结构物,其设计建造的过程相当复杂,耗费时间长、技术难度大、花费成本高,且海洋环境多变,导致平台结构工作环境与陆上相差甚大,对结构的强度及稳定性提出了较高的要求。
2.分析方法海洋平台结构复杂,需要根据平台作业海域的环境条件、海底土壤特性、使用要求、建造工艺和维护费用及业主要求等因素进行设计,单一结构计算校核不足以涵盖全部设计内容。
常使用规范设计法进行结构的初步设计:确定板架结构、构件尺寸、桩腿形式等。
然后进行有限元计算,整体分析结构的强度,找寻应力最大处,分析是否满足材料极限状态,进一步进行结构的加强或优化。
通常将平台结构强度分析方法分为两种:设计波法和设计谱法。
2.1设计波法设计波法是以50年一遇的规则波作为设计波,计算作业在平台上的载荷及载荷作用下的构件应力,并根据规范进行强度校核平台的结构安全性。
2.2设计谱法设计谱法考虑了实际海面的随机性和不规则性。
将波浪使用能量谱来描述,反映波浪的统计特性,按照概率论的谱分析方法,可以得到平台在不规则波中的结构响应。
此方法是在现行叠加原理的假定下,把平台在不规则波中的响应看作是由各个规则成分波所引起的响应的总和。
平台强度分析中,除了计算方法,还有合理建立结构的力学模型问题。
计算模型需模拟出实际结构的工作状态及对应环境条件。
对于导管架平台可看做由管状结构组成的空间梁系力学模型;对于自升式平台的船体部分和半潜式平台的甲板部分,为了计算更为精确,通常将其理想化为空间板梁组合模型。