水下管汇及基础结构设计与分析研究

摘要

作为生命起源地的海洋，一直都是人类的能源之地，人们的物质需求很大程度上源自于海洋。在当今世界经济快速发展的推动下，人类被丰富的海洋资源所吸引，特别是当今陆地可利用的石油能源日趋枯竭，各个国家把目光聚集到地球上最大的能源宝库——海洋。海底管汇的主体由管路和阀门构成，是被广泛用于海洋油气开采的水下生产系统的主要设施。本文介绍了水下管汇在国内外的研究现状，并对工作水深为1500m的某管汇进行了设计分析研究。
　　根据设计参数和技术要求，提出了水下管汇总体设计方案，并对系统的作业环境进行了计算分析，即波浪力、海流力，为管汇的设计和分析提供了依据。在总体设计方案的基础上对管汇系统的生产管道、支撑结构和基础结构进行了详细的设计。
　　根据管汇管道的设计参数及技术要求，利用AutoPipe软件建立管汇生产管道的有限元模型；然后研究了管道的应力分类及校核，并且在静水压力工况、操作工况及运输和安装工况下对生产管道进行了分析计算。使用有限元软件 SACS对管汇结构在在位工况、举升工况和ROV冲击工况下进行强度分析。建立管汇基础的简化模型，对管汇基础在安装、作业环境中进行强度分析及沉降分析。验证了管汇系统设计的合理性。
　　文章最后完成了三通、螺栓法兰连接器等关键部位的分析与校核。

目录

声明

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.2.1国外水下管汇研究现状

1.2.2国内水下管汇研究现状

1.3论文主要完成的任务

1.3.1研究内容

1.3.2研究难点

2.1引言

2.2水下管汇系统的总体方案

2.2.1水下管汇的选择标准

2.2.2水下管汇系统的设计参数及技术要求

2.3水下管汇系统设计

2.3.1管汇生产管道设计

2.3.2管汇结构设计

2.3.3基础结构设计

2.4水下管汇系统作业环境分析

2.4.1波浪载荷

2.4.2海流载荷

3.1引言

3.2基于AutoPipe的管汇生产管道强度分析

3.2.1 AutoPipe有限元软件简介

3.2.2管汇生产管道属性设计参数

3.2.3应力分类及校核

3.2.4模型建立

3.2.5工况分析

3.2.6有限元分析结果

3.3水下管汇结构强度分析

3.3.1管汇框架结构

3.3.2许用应力设计标准

3.3.3有限元模型的建立

3.3.4在位工况下管汇结构强度分析

3.3.5举升工况下管汇结构强度分析

3.3.6 ROV冲击工况下管汇结构强度分析

3.4水下管汇基础强度分析

3.4.1管汇基础分析

3.4.2有限元模型的建立

3.4.3载荷和约束

3.4.4有限元分析结果

4.1引言

4.2三通有限元强度分析

4.2.1有限元模型建立

4.2.2载荷和约束

4.2.3有限元分析结果

4.3法兰有限元强度分析

4.3.1法兰结构及材料

4.3.2螺栓预紧力

4.3.3螺栓法兰连接器有限元分析

4.3.4分析结果

5 结论

参考文献

在学研究成果

致谢