番禺4-2A/5-1A导管架结构完整性评估方法与实践

摘要

导管架结构是典型固定式导管架平台的关键支撑结构，而导管架在运营后期面临疲劳寿命过低，结构储备强度不足等问题，导管架结构完整性面临极大的挑战。本文以番禺4-2A/5-1A平台导管架为例展开这方面的研究。番禺4-2A/5-1A导管架结构设计裕量较小番禺油田投产后，平台由井口平台改造成为钻采平台，平台结构安全性面临较大的挑战。本文采用目前业界最新的基于风险检测的结构完整性评估方法应用于番禺4-2A/5-1A两个平台，对这两座平台的完整性保障规划和监控实施工作，考虑了到服役后期遇到的突出结构完整性问题，取得了良好的经济和示范效应。 论文从技术层面详细分析了目前导管架面临的风险和特殊挑战，通过细致的分析相关完整性评估结果，采用特殊的基于风险的方法对结构可靠性进行评价，并量化分析结构失效概率和失效后果的方式，针对性地制定合理的完整性维护策略，为平台安全运营提供理论支持和技术保障。 导管架详细的整体结构分析结果显示，导管架多个杆件、节点应力水平不同程度超过规范许用值，且一些节点疲劳寿命低于设计使用年限，结果显示导管架存在较大的安全风险。为对这种风险进行评估和监控，本文通过开创性的采用结构剩余储备能力分析来评估平台结构的失效模式并保守的评价结构的极限能力，后续特别针对这些识别的完整性薄弱结构进行结构失效概率分析，并用定量的RBI方法规划优化检测频率，制定了经济合理的检测计划。通过检测验证导管架状态，检测结果未发现裂纹及其他损伤，证明导管架结构的完整性，继续服役风险可控。 实践证明，PY4-2A/5-1A导管架完整性评估研究成果取得了良好的经济效益和示范效应，对整个油田持续性发展有非常重要的意义，对类似规模的导管架完整性管理也具有一定的借鉴和示范意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 番禺4-2A/5-1A平台导管架面临的风险与挑战

1.4 本文的主要研究工作

1.5 主要创新点

第二章PY4-2A/PY5-1A导管架结构分析

2.1导管架结构设计基础

2.2导管架结构分析

2.2.1静力分析

2.2.2疲劳分析

2.2.3地震分析

2.2.4倒塌分析

2.3本章小结

第三章PY4-2A/PY5-1A导管架储备能力分析

3.1结构储备能力分析的目的

3.2结构储备能力分析

3.2.1个别失效分析

3.2.2链式失效分析

3.3本章小结

第四章PY4-2A/PY5-1A导管架关键节点基于风险检测分析

4.1 RBI技术背景与技术特点

4.1.1 RBI技术背景

4.1.2导管架RBI技术特点

4.2导管架结构RBI量化理论

4.2.1断裂力学疲劳分析方法

4.2.2概率疲劳分析模型

4.2.3概率裂纹扩展分析

4.2.4概率分析

4.3 RBI分析接受准则

4.3.1疲劳失效概率分析

4.3.2失效后果分析

4.3.3检测方法与POD曲线

4.3.4疲劳失效概率不确定性

4.3.5倒塌后果概率不确定性

4.3.6导管架RBI分析的主要步骤和流程

4.4 PY4-2A/PY5-1A导管架关键节点RBI分析

4.4.1 PY4-2A/PY5-1A导管架疲劳分析和节点关键性分析

4.4.2 NDT检测历史

4.4.3 检测计划分析

4.5RBI分析结果

第五章PY4-2A/PY5-1A导管架结构完整性管理

5.1平台结构导管架检测规范要求

5.2番禺4-2A/5-1A平台导管架结构完整性管理

5.2.1番禺4-2A/5-1A导管架结构完整性管理总体规划

5.2.2番禺4-2A/5-1A导管架关键结构完整性管理计划

5.3导管架检测汇总

5.3.1 PY4-2A导管架检测计划汇总

5.3.2 PY5-1A导管架检测计划汇总

5.4本章小结

结论

研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

致谢