深水半潜平台关键管线数值应力分析

摘要

随着世界经济的高速发展,能源和资源短缺问题日益突出。由于陆地和近海油气资源的逐渐减少,为满足飞速增长的能源需求,世界发达国家将油气资源的开发重点转向了深海,深水半潜平台应运而生。第六代深水半潜平台是一个典型代表,其作业水深达3000米,钻井深度10000米,是开发海洋油气资源的重要技术性装备,也是一个国家装备制造综合技术的重要体现,研究、设计、制造半潜平台具有非常重要的意义。
　　管线是深水半潜平台中非常重要的部分,由于平台漂浮于海上,环境条件恶劣,受力复杂,再加上系统复杂众多,工作压力高等因素,对平台管线进行应力分析成为平台设计和建造的关键点。
　　本文利用CAESARII应力分析软件,着重从管路应力方面对深水半潜平台关键管系高压泥浆系统、高压空气系统、钻井液压系统和玻璃钢压载水系统做了分析研究,主要研究内容如下:
　　1、论述总结了深水半潜平台关键管系应力分析的意义及目的,在管道应力分析的理论部分,详细说明了规范 ASME B31.3对应力分析的评判准则,给出了一次应力和二次应力校核条件。整理了管系应力分析工作的具体任务和过程,论述了分析过程的各个环节。
　　2、运用CAESAR II管道分析软件建立半潜平台关键系统应力分析模型,并进行计算。对现行设计下管路系统的一次应力和二次应力水平进行校核,验证了现行设计的可行性。
　　3、针对压载水系统的重要性,对压载水系统单独进行了水锤载荷动态分析和压载水离心泵进出口载荷评估,提高系统安全性。
　　4、最后作为一个扩展,对高压泥浆系统进行了静态疲劳分析,加载系统预期的循环次数,设置了三个疲劳工况。通过对三个疲劳工况单独作用和累计作用的分析,得出系统的应力在合理的范围内。

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Contents

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究概况

1.3论文的研究内容及方法

第二章 管道应力分析理论

2.1 管道应力分析的评判准则

2.2 管道应力分析工作的任务和过程

2.3深水半潜平台管路系统分析的特点

2.4 本章小结

第三章 管路系统应力分析与强度评估

3.1 CAESAR Ⅱ软件介绍

3.2数值分析资料

3.3 建立数值分析模型

3.4 确立应力分析的工况组合

3.5 计算结果及分析

3.6本章小结

第四章 压载水系统水锤载荷动态分析

4.1 水锤现象的理论及危害

4.2水锤载荷的计算

4.3本章小结

第五章 压载水系统泵口载荷评估

5.1 API标准

5.2泵口载荷的计算

5.3 本章小结

第六章 高压泥浆系统疲劳分析

6.1 疲劳基本理论

6.2 疲劳的计算公式

6.3 CAESAR II 疲劳分析方法

6.4 管系疲劳分析

6.5 本章小结

第七章 全文总结与展望

7.1 全文总结

7.2进一步研究工作展望

参考文献

致谢