一、埕岛油田海底管道安装应力计算方法的研究及应用(论文文献综述)
韩猛,李国,叶纪超,侯方[1](2020)在《基于CPT确定埕岛油田黏性土不排水抗剪强度方法的探讨》文中研究指明埕岛油田海底地层分布有大量的黏性土,其不排水抗剪强度是海洋工程地基基础设计重要的力学参数。通过对比三种黏性土不排水抗剪强度的确定方法,分析总结各试验方法的优缺点。结合工程实例,对三轴试验所得不排水抗剪强度与静力触探锥尖阻力进行了线性回归分析,获得锥尖阻力计算不排水抗剪强度的相关关系。随后通过误差分析验证,认为该方法对埕岛油田海底黏性土的不排水抗剪强度取值可行、准确。最后,进一步细化分析得到埋深分别0~5m、5~10m、10~20m黏性土不排水抗剪强度关键参数选取方法。
杨玉辰[2](2019)在《海冰作用下登陆段海底管道反应分析》文中进行了进一步梳理随着人类对于能源需求不断增大,海洋石化工业蓬勃发展。随着油气产业向海洋进军,海底管道成为海洋油气运输的重要组成部分,它是连接海洋油气开采与陆上油气储存加工设施的关键。由于我国海底管道工程发展快速,越来越多的海底管道需要穿越近岸海域直接登陆。登陆段海底管道位于浅海近岸区域,冰荷载会直接作用于海底管道的上覆土体上或裸露管道本身,对管道整体性造成直接威胁。因此,登陆段海底管道面临着海冰危害的挑战。本文以埕岛胜利油田海底石油管道工程为背景,选取斜坡登陆段海底管道为研究对象,开展海冰作用下结构反应分析。完成主要工作包括:(1)总结现有冰力计算研究成果,选取合理的冰力计算模型与公式。(2)采用有限元软件ANSYS Workbench,以实际工程为研究背景,建立登陆段海底管道和土体相互作用的三维非线性有限元模型。(3)首先确定计算工况;然后开展运行荷载作用下埋地管道的变形与应力分析;进一步开展堆积冰作用下管道的变形与应力分析;讨论在不同埋深以及结构不同倾角的条件下,埋地管道应力与变形的响应规律。(4)分别建立裸露管道与悬空管道的三维有限元模型,在同样的加载方式和计算工况下,通过与埋地管道的计算结果对比,对管道的应力与变形进行分析。
郭成才[3](2019)在《渤海油田海底管道安全屏障绩效评估研究》文中认为海底管道担负着海上油气安全运输的艰巨使命,是我国油气管道网的重要组成部分。随着近年来我国推出的一些有利政策,海洋资源正在以前所未有的速度被开发,海底管道里程数也在逐年攀升,其安全可靠性问题就显得越发重要。本文研究了海底管道安全屏障绩效水平的变化规律,对安全屏障系统进行动态评估,这对预防海底管道泄漏事故的发生和后果恶化具有一定的指导意义。调研国内近年来发生的海底管道事故,总结归纳海底管道事故主要风险因素,做出海底管道失效的鱼刺图,运用层次分析法评估海底管道各类风险因素的权重;以渤海油田某海底管道管道为例,利用CFD软件对紧急关断屏障、负压保护屏障进行了模拟,验证了紧急关断和负压保护的可行性和有效性,并进行了溢油扩散敏感性分析,重点研究了波浪对溢油扩散的影响;采用蝴蝶结构图(Bow-Tie模型)对海底管道泄漏事故发展进行机理分析,结合模糊集理论和贝叶斯理论,构建考虑安全屏障的海底管道泄漏贝叶斯模型,将基本事件的发生概率导入到动态贝叶斯模型中,根据先兆数据对海底管道以及其安全屏障的失效概率进行推演更新,得到海底管道失效概率极其安全屏障失效的动态概率和海底管道失效后果的动态概率,分别从安全屏障的“绩”和“效”两个方面对其进行评估。研究结果表明,海底管道事故的主要风险因素依次为:第三方破坏、腐蚀、人因误操作、管道悬跨和自然灾害。将海底管道主要的安全屏障系统识别为:泄漏监测屏障S1、人员响应屏障S2、紧急关断屏障S3、负压保护屏障S4、应急抢险屏障S5、火灾防护屏障S6。根据海底管道泄漏的贝叶斯模型分析结果得出海底管道泄漏失效的概率为0.00739,其中第三方破坏影响最为显着,之后依次是腐蚀、人因误操作和管道悬跨;海底管道安全屏障的失效概率随着时间的推移呈不同程度的上升趋势;泄漏后果为安全状态的概率呈明显下降趋势,而危险类状态的概率呈上升趋势;泄漏后果为安全状态的概率远大于危险状态的概率,并且事故后果发生概率随其严重度的增大而减小,与事故金字塔的描述相符。通过CFD软件对紧急关断屏障S3、负压保护屏障S4的模拟研究发现,在避免水击的情况下紧急关断和负压保护的用时越短管道泄漏量越小。通过模拟发现波浪对溢油扩散有着促进作用,并且波高越大影响力越强。
赵立[4](2019)在《基于CFD方法的浊流作用下海底管道的阻力系数研究》文中研究说明在海洋油气开采中,海底管道能进行极其方便的油气远距离运输,并能适应海洋的极端环境,因此海底管道是长距离运输油气资源最为经济有效的方法。我国的海底管道是在近30年发展起来的,油气管道的建设随着海洋石油资源勘探技术的不断提高而得到了长足的发展。30多年来我国在渤海、东海以及南海区域内铺设的海底管道已达到数千公里长度。海底管道作为海洋石油工程系统的一个重要组成部分,与其他的海洋工程结构相同,都会被各种复杂的海洋环境因素影响。这些不确定因素易使海底管道产生裸露、悬跨等安全隐患。近年来,随着极端天气引发地质灾害数量的增多,浊流导致海底管道失效的案例增加,浊流成为了近年来海洋油气管道工程中的热点问题。研究浊流对海底管道的冲击作用有着重要的意义。本文在总结了国内外海底管道受浊流作用下受力情况的研究成果基础上,采用计算流体动力学(CFD)法建立放置在海床表面的海底管道模型,对浊流冲击海底管道进行数值模拟,主要研究内容和成果如下:(1)基于流体力学基础理论,讨论了流体的不同流体力学特性,选出了适合本文工况的浊流流态与流变模型;(2)建立海底管道模型,通过对浊流以不同角度冲击管道的数值模拟,得出管道的法向与轴向阻力系数的大小,并将本文的模拟结果与Zakeri的物理实验与数值计算的结果相比较,对本文模型的可靠性进行验证;(3)将本文数值模型的敏感性参数分为两大类,从浊流参数与管道参数两方面来研究海底管道的阻力系数;对不同参数的敏感性强弱进行分析;拟合出不同浊流冲击角度下,管道的法向与轴向阻力系数的计算公式;(4)采用CFD-土力学综合分析方法,计算出土力学方法中的海底管道在受浊流冲击作用下的法向与轴向承载力系数的大小,拟合土力学方法下法向与轴向阻力的计算表达式;(5)将CFD-土力学综合分析方法运用到海底悬跨管道的工况中,分别得出CFD与土力学方法中轴向、法向阻力系数与阻力的预测公式,为海底管道的工程设计提供参考。
单潜瑜[5](2019)在《管土耦合作用下海底管道悬跨分析与治理研究》文中研究表明目前,在舟山海域服役的海底管道均呈现不同程度上的悬空,严重影响海上的生产进度。因此,研究悬跨管道的力学特征、许可长度以及治理措施对管道工程的应用具有实际价值。本文以海底输气管道为研究对象,基于管土耦合理论和有限元分析方法展开数值模拟工作。首先,将管土相互作用作为研究重点,运用ABAQUS软件构建了两种维度下的管土耦合模型,运用位移贯入法,对不同土体参数下力-位移曲线的敏感性进行分析,得到了土体刚度的变化规律。其次,使用Java语言编程获得管道横/竖向的受力情况。在此基础上分析了不同耦合模型下管道的轴向特性,并模拟了不同悬跨长度、径厚比、内压值和海流流速对管道受力的影响。然后通过Java语言编制了静态强度法和涡激振动方法的动态分析界面,并用动力学软件OrcaFlex进行疲劳分析,从以上三个角度对悬跨管道的许可长度进行了验证。接着,分析了相应参数条件对单跨和双等跨管道应力和位移的动态影响。最后,针对舟山实际海况开展悬空治理研究,并对钢架支撑结构进行了优化,得到了合理的结构尺寸。同时对沙袋覆盖方案展开的数值模拟研究表明,沙袋覆盖经济性较好,但流速较大情况下稳定性较差;沙袋堆砌成矩形时,治理效果略好于梯形,但梯形的经济性较好。
林如[6](2019)在《海底管道射流式挖沟机的研究及射流破土的仿真分析》文中认为海洋油气的输运离不开管道,海底管道射流式挖沟机(Submarine Jet Trencher)是海洋油气输运工程中的关键设备,主要用来在海底进行开沟埋管作业,保证海底管道的安全性和稳定性。本论文在参考国内外现有挖沟埋管设备样机和设计经验的基础上,设计了一台用于埋设1米管径管道的海底管道射流式挖沟机,对其进行了总体方案的研究和水射流破土的相关分析。明确了海底管道射流式挖沟机的性能指标和技术要求,完成了射流式挖沟机的总体方案设计;确定了射流式挖沟机机体的机械系统组成及各机械结构的布置方案;根据液压系统的工作环境及功能要求,确定了挖沟机液压系统的空间位置方案及补偿方案,进行了液压系统的设计,并对液压系统中的关键元件进行了选型计算。根据水射流喷嘴的射流方式及射流适用条件,对挖沟机喷嘴进行了选型,利用FLUENT软件对三种连续直射流喷嘴的淹没射流流场进行了数值模拟,对三种喷嘴的轴向射流速度和射流作用面上的径向压力进行了对比分析;确定了挖沟机喷嘴射流破土的流场结构、射流破土机理及判定准则,结合作业区土质和设计指标进行了喷嘴射流参数的计算和水泵的选型。对水射流破土的研究方法进行了比较,基于ALE算法利用LS—DYNA软件对挖沟机喷嘴的射流破土进行了数值模拟,通过仿真得到了喷嘴射流破土形成的冲坑的截面形状,分析了水射流破土过程中土体应力与冲坑深度的变化情况;研究了冲坑深度随射流作用时间的发展变化趋势;着重研究了射流流速、喷嘴直径对水射流破土效果的影响,为挖沟机喷嘴射流参数的选择提供了一定的参考依据。根据挖沟机的工作要求,以其整体机械结构设计方案为基础,对挖沟机中的行走装置、机架、喷冲臂和抽吸排泥装置等结构部件进行了结构设计。利用FLUENT软件对抽吸排泥系统中的关键部件——抽吸管内部流体的流动进行了仿真,研究了抽吸管的流道特性及其随抽吸管弯管段曲率半径的变化情况,根据流体在4种不同曲率半径的抽吸管内的阻力损失情况对抽吸管弯管段的曲率半径进行了选择。
彭锦添[7](2018)在《曹妃甸甸头近岸海域海底斜坡及海洋工程稳定性研究与评价》文中研究说明本文以调查资料、勘测数据为基础,利用软件模拟和理论计算相结合的方式,对曹妃甸甸头近岸海域海底斜坡稳定性、海底管道稳定性、海上风电单桩基础稳定性、自升式钻井平台桩靴稳定性进行定量分析与评价,研究工作的主要结论为:(1)探讨了曹妃甸甸头近岸海域的水文气象条件、地质地貌特征及工程地质条件。(2)采用Geo-slope软件,对甸头近岸海域不同位置处的海底斜坡分别在自重、波浪、地震作用下的稳定性进行了分析评价。(3)利用现有国内规范,分析了研究区内待建海底管道的在位稳定性,采用ABAQUS有限元软件模拟了研究区内拟建管道的应力、位移状况,并总结了水平位移和垂直位移与管道水下重和环境荷载的变化规律,对不同位置处的海底管道进行了评价,提出了提升管道在位稳定性的合理化建议。(4)研究了待建海上风电的单桩基础轴向承载力与入土深度之间的变化规律及稳定性,利用等效静力法计算了研究区不同位置处的环境荷载,采用ABAQUS有限元软件模拟了研究区内拟建单桩基础在水平荷载作用下的应力、位移状况,分析评价了单桩基础的插桩适宜性。(5)研究了自升式钻井平台的桩靴基础承载力与入泥深度之间的关系及稳定性,采用经典土力学方法和规范方法分别计算了桩靴基础承载力和入泥深度,利用规范计算方法和ABAQUS有限元软件分析了桩靴基础的滑动稳定性,评价了桩靴基础插桩适宜性。
曾滟[8](2018)在《基于神经网络的悬跨海管地震可靠度分析》文中研究说明近年来,海底油气管道的建设进程在不断加快,在海管铺设和运行的过程中,海床凹凸不平、海流、海浪对海管周边土体的冲刷等因素都有可能使海底管道出现悬跨。悬跨海管在地震荷载的作用下,会产生较大的应力应变,可能会发生破坏并造成重大的经济损失和环境污染,因此在海底管道设计过程中必须要考虑地震问题。探索地震作用下影响悬跨海管应力应变的因素,进行可靠度评价的工程实用方法研究迫在眉睫。首先,本文以ANSYS为平台进行悬跨海管地震时程分析,管道钢材以Ramberg-Osgood为本构模型,考虑管道两端土体对管道的约束作用,作用在悬跨段的动水作用力简化为附加水质量加于模型中。对地震作用下悬跨海管的影响因素进行研究,计算结果表明管道应力应变受土体性质的影响,埋设段土体为粘土时管道应力应变值最大,管道应力应变随管径增大而增大,随管壁壁厚减小而减小;管道应力应变值与悬跨长度、地震加速度和管道埋深成正比关系。然后,利用MATLAB中的人工神经网络工具箱,对地震作用下悬跨海管的样本数据进行训练,得到悬跨海管地震的应力神经网络和应变神经网络,其误差满足要求。通过应力神经网络和应变神经网络的权值阈值得到管道的极限状态函数,并分别基于应力和应变失效准则,对比蒙特卡罗法、JC法、中心点法可靠度计算方法,计算结果表明与蒙特卡罗法结果相比JC法误差小,中心点法误差大。最后分别基于应力、应变失效准则,通过蒙特卡罗法得到管道参数与悬跨长度、地震加速度和管道埋深的可靠度关系及变化规律。
耿光伟[9](2018)在《海底悬空管线应力综合分析研究》文中提出复杂海洋环境下海底管线极易产生局部悬空现象,悬空管道易遭受外力破坏对海洋油气开发生产有着重大影响。在我国大力发展蓝色海洋战略加大对海洋油气资源开发的背景下,研究海底悬空管线在外部环境作用下的应力分布特性,对管道的维护、治理有着重要的参考指导意义。本文以埕岛油田海底悬空管道为研究对象,从管内多相流流动、管外海洋动力环境作用及悬空长度的多元非线性分析三个方面对管道应力分布特性进行综合分析。研究采用理论解析与数值模拟相互验证的方法,基于Fluent、AutoPIPE软件分析了管道悬空变形对管内多相流流动的影响,根据流场分布解释了段塞流的形成机理并通过理论解析给予验证;计算了管内多相流流动及段塞流对管道应力的影响;针对管外海洋动力环境,计算了海床土体荷载对管的道应力影响,分析了不同风暴工况(波高、周期、流速)、不同地震工况对不同悬空高度管道的应力作用,并通过Fluent模拟验证了AutoPIPE计算的可靠性。综合管道内外荷载影响,拟合管道最大许用悬空长度计算公式拟合,并实现Visual Studio计算界面开发。研究结果表明:管道悬空变形引起管道持液率变化,使得油水界面失稳导致气相高速切入管道下游,并于管道上倾屈曲处剧烈扰动形成段塞;段塞流工况下管道轴向受力高于竖直方向,坡肩与上倾屈曲段管道应力集中过大,具有较强破坏作用。未形成段塞工况时,多相流流动致管道振动的主要原因为脉动压强激励。稳定波浪流工况下,随着悬空高度增大,管道最大等效应力呈下降趋势,但管道下沉过程中也存在应力逆向变化,主要原因为自重因素与海床下凹引起流场变化的影响;管道的环向应力与轴向应力不随悬空高度的变化而改变。通过Fluent与AutoPIPE计算结果对比,阻升力系数误差为5%,验证了AutoPIPE计算结果具有可靠性,满足实际工程需求。同一悬空高度下,波高、流速对管道最大等效应力的影响较波浪周期更为显着;埋地管道最大等效应力变化与地震强度呈正相关性,其中地震横波对管道应力影响较纵波更为明显,但地震对管道埋深影响并不显着。
郎健[10](2018)在《海底输油管道泄漏负压控制系统研究》文中研究指明随着海洋石油工业的发展,海底管道失效风险也随之增加。海底输油管道一旦泄漏不仅会影响油气生产,带来经济损失,更会造成海洋环境污染,甚至引发生态灾难。采用泵抽负压的方法对泄漏管道进行控制,具有良好的环境效益和经济效益。本文针对我国杭州湾海底输油管线实际运行情况,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对海底管线泄漏负压控制技术开展相关研究,提出通过在海底管线近岸端设置负压抽油装置,在管道泄漏后应急启动抽负压装置来实现控制原油继续泄漏的目的。本文的主要内容有:对海底管道泄漏负压控制系统方案进行相关研究,在建立泄漏负压控制系统工艺方案流程基础上,对负压控制系统进行了水力计算和设备选型计算,并对泵的安装高程、输量及管道泄漏点位置、原油粘度等之间的关系进行了推导;建立了泄漏抽油过程数学模型并给出了运用特征线法求解思路,通过比较评估不同工况组合下的泵运行工率和控油效果验证了负压抽油方案的可行性,通过对泄漏发生发展过程中泄压函数和泄漏抽油时间的推导对负压控制前后的泄漏量大小进行了估算;建立了泄漏溢油数学模型,通过UDF编程泄压函数并导入FLUENT软件进行仿真模拟,再现了泄漏发生发展和泄漏控制过程,在此基础上进一步分析和研究了不同工况下泄漏发生时的管内流动和泄漏扩散特征;通过管道力学理论计算与AUTOPIPE软件计算相结合对系统耐负压能力和可靠性进行应力核算,最后针对研究结论提出相关工程设计建议。
二、埕岛油田海底管道安装应力计算方法的研究及应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、埕岛油田海底管道安装应力计算方法的研究及应用(论文提纲范文)
(1)基于CPT确定埕岛油田黏性土不排水抗剪强度方法的探讨(论文提纲范文)
1 引言 |
2 试验方法 |
2.1 三轴压缩试验 |
2.2 十字板剪切试验 |
2.3 静力触探试验 |
2.4 试验方法优缺点对比 |
(1)三轴压缩试验 |
(2)十字板剪切试验 |
(3)静力触探 |
3 工程案例 |
3.1 工程区域概况 |
3.2 UU试验与静力触探相关性分析 |
3.3 数据反演验证 |
3.4 UU试验与静力触探在不同深度下的相关性分析 |
4 结论 |
(2)海冰作用下登陆段海底管道反应分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 前言 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 管-土相互作用 |
1.2.2 海冰与结构的相互作用 |
1.2.3 波流冲刷管道的研究 |
1.3 本文的研究目的和内容 |
2 冰荷载计算方法 |
2.1 冰荷载计算模型 |
2.1.1 理论计算模型 |
2.1.2 理论计算公式 |
2.1.3 规范公式 |
2.2 本构模型 |
2.2.1 土的本构模型 |
2.2.2 管道模型 |
2.3 有限元建模 |
2.3.1 计算模型假定 |
2.3.2 有限元模型建立 |
2.4 本章小结 |
3 埋地管道在海冰作用下的反应研究 |
3.1 运行荷载作用下海底管道反应 |
3.1.1 模态分析 |
3.1.2 冰荷载作用下计算工况 |
3.2 单层冰作用下海底管道反应 |
3.2.1 自重 |
3.2.2 冰荷载 |
3.3 堆积冰作用下海底管道反应 |
3.3.1 双层堆积冰计算结果 |
3.3.2 三层堆积冰计算结果 |
3.3.3 总结 |
3.4 影响因素分析 |
3.4.1 管道埋深的影响 |
3.4.2 海床坡度的影响 |
3.4.3 管土接触类型的影响 |
3.4.4 土体弹性模量的影响 |
3.5 本章小结 |
4 波流冲刷淘蚀管道在海冰作用下的反应研究 |
4.1 裸露管道在海冰作用下的反应 |
4.1.1 自重下反应 |
4.1.2 单层冰计算结果 |
4.1.3 双层冰计算结果 |
4.1.4 三层冰计算结果 |
4.1.5 总结 |
4.2 悬空管道在海冰作用下的反应 |
4.2.1 悬跨长度5m反应 |
4.2.2 悬跨长度15m反应 |
4.3 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(3)渤海油田海底管道安全屏障绩效评估研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外部分 |
1.2.2 国内部分 |
1.2.3 当前存在的主要问题 |
1.3 研究内容及创新点 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 创新点 |
第2章 海底管道事故统计及风险因素分析 |
2.1 海底管道事故分类 |
2.1.1 海底管道的组成部分及配套设施 |
2.1.2 海底管道事故定义 |
2.2 我国海底管道事故概况 |
2.2.1 事故统计 |
2.2.2 事故频率及至因分析 |
2.3 海底管道运行风险因素分析 |
2.3.1 海底管道主要的风险因素识别 |
2.3.2 海底管道失效事故鱼刺图 |
2.3.3 层次分析法 |
2.4 海底管道失效事故风险因素综合权重分析 |
2.4.1 建立AHP指标评价体系 |
2.4.2 确定风险评价指标权重 |
2.5 本章小结 |
第3章 海底管道失效的蝴蝶结构图 |
3.1 蝴蝶结构图简介 |
3.1.1 事故树分析法 |
3.1.2 事件树分析法 |
3.1.3 蝴蝶结构图 |
3.2 识别安全屏障 |
3.2.1 安全屏障定义和及分类 |
3.2.2 安全屏障的识别 |
3.3 构建海底管道失效的蝴蝶结构图 |
3.4 本章小结 |
第4章 渤海油田海底管道安全屏障绩效评估 |
4.1 海底管道安全屏障绩效动态评估方法 |
4.1.1 蝴蝶结构图 |
4.1.2 静态贝叶斯网络 |
4.1.3 动态贝叶斯网络 |
4.1.4 模糊集理论 |
4.2 海底管道安全屏障贝叶斯分析 |
4.2.1 海底管道各个安全屏障的贝叶斯子模型 |
4.2.2 海底管道泄漏失效贝叶斯模型 |
4.2.3 安全屏障失效概率分析 |
4.2.4 事故后果概率分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 海底管道泄漏控制及溢油扩散数值模拟 |
5.1 建立海底管道泄漏模型 |
5.1.1 管道基本参数 |
5.1.2 数值模拟模型 |
5.1.3 基本方程 |
5.1.4 VOF方法 |
5.1.5 网格划分级质量评估 |
5.2 管道泄漏参数 |
5.2.1 紧急关断、负压保护系统的工艺流程分析 |
5.2.2 自定义函数 |
5.3 管道泄漏及控制过程模拟结果 |
5.3.1 运行结果对比分析 |
5.3.2 不同保护条件对泄漏量及泄漏速度的影响 |
5.4 溢油扩散敏感性分析 |
5.4.1 初始速度和横流对溢油扩散的影响 |
5.4.2 波浪对溢油扩散的影响 |
5.5 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士期间获得的学术成果 |
致谢 |
(4)基于CFD方法的浊流作用下海底管道的阻力系数研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 浊流对海底管道的影响 |
1.2.1 浊流的形成 |
1.2.2 浊流的特征 |
1.2.3 浊流的危害 |
1.3 浊流对海底管道作用的研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 本文主要研究内容与技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 主要创新点 |
1.4.3 技术路线 |
第2章 浊流的流体力学特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 流体力学相关方程 |
2.2.1 流体的连续方程 |
2.2.2 边界层运动方程 |
2.2.3 圆柱绕流阻力方程 |
2.3 常用流变模型的流变方程 |
2.3.1 Herschel-Bulkley (H-B)流体流变方程 |
2.3.2 Bingham流体流变方程 |
2.3.3 幂律流体流变方程 |
2.4 浊流的流动条件 |
2.4.1 流态的选择 |
2.4.2 流变模型的选择 |
2.4.3 考虑浮力作用下H-B模型的控制方程 |
2.5 CFD方法简介 |
2.6 本章小结 |
第3章 浊流冲击海底管道的模型建立与分析 |
3.1 模拟软件简介 |
3.2 建模信息与模拟设置 |
3.2.1 建模依据 |
3.2.2 管道建模 |
3.2.3 网格划分 |
3.2.4 边界设定 |
3.2.5 求解设定 |
3.3 模拟结果分析 |
3.4 模型可靠性验证 |
3.5 法向与轴向阻力的计算 |
3.6 本章小结 |
第4章 浊流冲击海底管道的模型敏感参数分析 |
4.1 引言 |
4.2 浊流参数对管道阻力系数的影响 |
4.2.1 不同浊流泥浆含量下管道阻力系数的影响 |
4.2.2 不同浊流冲击速度下管道阻力系数的影响 |
4.3 管道参数对管道阻力系数的影响 |
4.3.1 不同管径下管道阻力系数的影响 |
4.3.2 不同管道椭圆度下管道阻力系数的影响 |
4.3.3 不同表面粗糙度下管道阻力系数的影响 |
4.4 CFD方法模拟结果分析 |
4.4.1 参数的敏感性分析 |
4.4.2 预测阻力系数的拟合 |
4.5 本章小结 |
第5章 CFD-土力学综合方法 |
5.1 土力学方法简介 |
5.2 浊流冲击作用下的综合方法分析 |
5.2.1 承载力系数的综合方法分析 |
5.2.2 摩擦阻力系数Cd的综合方法分析 |
5.2.3 土力学法向与轴向阻力的计算 |
5.3 海底悬跨管道的CFD-土力学综合法分析 |
5.3.1 悬跨管道的形成与危害 |
5.3.2 悬跨管道的综合方法分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
(5)管土耦合作用下海底管道悬跨分析与治理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 管土作用分析 |
1.2.2 悬跨许可长度 |
1.2.3 悬跨管道疲劳分析 |
1.2.4 悬空治理技术 |
1.3 研究内容 |
1.4 创新点 |
第二章 海底管道悬跨分析理论基础 |
2.1 跨肩管土作用模拟 |
2.1.1 弹性地基梁模型 |
2.1.2 管土耦合模型 |
2.2 强度失效理论 |
2.2.1 基于应力的失效 |
2.2.2 基于应变的失效 |
2.3 悬跨管道振动理论 |
2.3.1 振动微分方程 |
2.3.2 涡激振动理论 |
2.4 疲劳分析方法 |
2.4.1 S-N曲线 |
2.4.2 Miner线性累积损伤准则 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于管土耦合作用的海底管道悬跨段数值分析 |
3.1 舟山海域状况 |
3.1.1 海流情况 |
3.1.2 土质情况 |
3.2 基于ABAQUS的管土接触分析 |
3.2.1 土体本构模型 |
3.2.2 管道本构模型 |
3.2.3 管土作用数值模拟 |
3.2.4 模型结果验证 |
3.2.5 土体参数敏感性分析 |
3.3 悬跨管道静力分析 |
3.3.1 载荷作用情况 |
3.3.2 基于Java的海流力对管道作用辅助编程 |
3.3.3 有限元模型建立 |
3.3.4 可视化与轴向特性分析 |
3.3.5 敏感因子分析 |
3.4 许可长度计算与校核 |
3.4.1 基于ASME B31.8 规范 |
3.4.2 基于涡激振动方法 |
3.4.3 基于OrcaFlex的疲劳校核 |
3.5 悬跨管道动态分析 |
3.5.1 隐式动力学 |
3.5.2 交变力的施加 |
3.5.3 单跨管道动态分析 |
3.5.4 双等跨管道动态分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 悬跨管道的悬空治理分析 |
4.1 治理方案概述 |
4.2 治理结构设计 |
4.2.1 结构型式与材料选择 |
4.2.2 结构的有限元简化建模 |
4.2.3 治理前后位移响应分析 |
4.2.4 治理结构尺寸确定 |
4.2.5 结构优化前后分析 |
4.2.6 不同治理形式比较 |
4.3 本章小结 |
第五章 研究结论与展望 |
5.1 研究结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文及研究成果 |
(6)海底管道射流式挖沟机的研究及射流破土的仿真分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景、来源及研究意义 |
1.2 挖沟方法与设备 |
1.3 挖沟机国内外研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 论文主要研究内容 |
第2章 海底管道射流式挖沟机的总体方案研究 |
2.1 引言 |
2.2 射流式挖沟机的工作原理及作业流程 |
2.2.1 射流式挖沟机的工作原理 |
2.2.2 射流式挖沟机的作业流程 |
2.3 射流式挖沟机的总体设计 |
2.3.1 射流式挖沟机的设计指标 |
2.3.2 总体设计方案 |
2.3.3 射流式挖沟机的整体机械结构 |
2.4 射流式挖沟机液压系统的设计 |
2.4.1 液压动力单元空间布置方案的确定 |
2.4.2 水下液压系统补偿方案的确定 |
2.4.3 水下液压系统的设计要求 |
2.4.4 液压系统的组成 |
2.4.5 液压系统关键元件的选型 |
2.5 本章小结 |
第3章 射流式挖沟机破土的理论研究计算及喷嘴的选型 |
3.1 引言 |
3.2 喷嘴的选型 |
3.2.1 喷嘴的类型 |
3.2.2 物理模型的建立及网格的划分 |
3.2.3 确定求解的数学模型 |
3.2.4 计算条件和边界条件的设置 |
3.2.5 喷嘴选型的数值模拟的结果分析 |
3.3 水射流破土的机理与判定准则 |
3.3.1 水射流破土的流场结构 |
3.3.2 水射流破土的机理 |
3.3.3 水射流破土的判定准则 |
3.3.4 水射流喷嘴参数的计算及水泵的选型 |
3.4 本章小节 |
第4章 射流式挖沟机喷嘴射流破土的数值模拟 |
4.1 引言 |
4.2 水射流射流破土的研究方法及理论 |
4.2.1 水射流破土的研究方法 |
4.2.2 ALE法的理论基础 |
4.3 数值仿真模型的建立 |
4.3.1 几何模型的建立及网格的划分 |
4.3.2 单元算法的定义及边界条件的设置 |
4.3.3 材料模型的选择及参数的设置 |
4.3.4 失效准则的定义 |
4.4 仿真结果及分析 |
4.4.1 水射流破土的演化分析 |
4.4.2 射流速度对破土深度的影响 |
4.4.3 喷嘴直径对破土范围的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 射流式挖沟机结构设计及抽吸管流道特性的研究 |
5.1 引言 |
5.2 射流式挖沟机的整体机械结构 |
5.3 行走装置的结构设计和研究 |
5.3.1 行走装置的结构设计 |
5.3.2 滑靴摩擦阻力和接地比压力的计算 |
5.4 机架的结构设计和研究 |
5.4.1 机架的结构形式 |
5.4.2 机架的结构设计 |
5.5 射流喷冲臂的结构设计和研究 |
5.5.1 射流喷冲臂的结构设计 |
5.5.2 喷冲臂尺寸的计算 |
5.6 抽吸排泥装置的设计及抽吸管流动特性的研究 |
5.6.1 抽吸排泥装置的结构设计 |
5.6.2 射流泵的参数的确定 |
5.6.3 抽吸管流道特性的数值模拟 |
5.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(7)曹妃甸甸头近岸海域海底斜坡及海洋工程稳定性研究与评价(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 本区域调查研究现状 |
1.2.2 国内外海底斜坡稳定性研究现状 |
1.2.3 国内外海底管道稳定性研究现状 |
1.2.4 国内外海上风电稳定性研究现状 |
1.2.5 国内外钻井平台稳定性研究现状 |
1.3 研究内容 |
第二章 研究区概况 |
2.1 地理位置 |
2.2 水文气象条件 |
2.3 地形地貌特征 |
2.4 工程地质条件 |
2.5 研究区钻孔的选取 |
第三章 海底斜坡稳定性研究与评价 |
3.1 海底斜坡稳定性理论基础 |
3.1.1 极限平衡方法的基本原则 |
3.1.2 基于极限平衡原理的简化计算方法 |
3.2 海底斜坡稳定性分析 |
3.2.1 模型的建立 |
3.2.2 在自重荷载作用下的海底斜坡稳定性分析 |
3.2.3 在波浪荷载作用下的海底斜坡稳定性分析 |
3.2.4 在地震荷载作用下的海底斜坡稳定性分析 |
3.3 海底斜坡稳定性评价 |
第四章 海底管道稳定性研究与评价 |
4.1 海底管道稳定性分析理论 |
4.1.1 静态分析方法 |
4.1.2 动态分析方法 |
4.1.3 半动态分析方法 |
4.2 半动态分析方法分析流程 |
4.2.1 广义稳定性方法的分析流程 |
4.2.2 简化稳定性方法的分析流程 |
4.3 海底管道稳定性分析计算 |
4.4 海底管道数值模拟 |
4.4.1 土体本构模型的选取 |
4.4.2 有限元模型的建立 |
4.4.3 有限元计算结果分析 |
4.5 海底管道适宜性评价及保护措施 |
第五章 海上风电单桩基础稳定性研究与评价 |
5.1 单桩基础轴向承载力分析 |
5.1.1 单桩基础的轴向荷载传递原理及破坏模式 |
5.1.2 确定单桩轴向极限承载力的一般方法 |
5.1.3 单桩基础轴向稳定性分析 |
5.2 海上风电单桩基础水平承载力分析 |
5.2.1 海洋环境荷载理论基础 |
5.2.2 单桩基础水平承载力分析方法 |
5.2.3 单桩基础水平承载力数值模拟 |
5.3 海上风电单桩基础适宜性评价 |
第六章 自升式钻井平台桩靴稳定性研究与评价 |
6.1 桩靴基础承载力和入泥深度分析 |
6.1.1 桩靴基础承载力的分析方法 |
6.1.2 桩靴承载力和入泥深度计算 |
6.2 桩靴基础滑动稳定性分析 |
6.2.1 规范计算方法 |
6.2.2 ABAQUS有限元方法 |
6.3 桩靴基础插桩适宜性评价 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
致谢 |
(8)基于神经网络的悬跨海管地震可靠度分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 海底悬跨管道地震研究现状 |
1.2.2 管道可靠性问题研究现状 |
1.3 本文主要工作 |
1.3.1 分析难点 |
1.3.2 本文主要工作 |
第2章 结构可靠度理论 |
2.1 结构可靠度基本理论方程 |
2.2 可靠度计算方法 |
2.2.1 一次二阶矩法 |
2.2.2 蒙特卡罗法 |
第3章 地震作用下悬跨海管影响因素研究 |
3.1 悬跨海管模型建立 |
3.1.1 管道单元 |
3.1.2 管土相互作用模型 |
3.1.3 附加水质量 |
3.1.4 地震波的选择和阻尼定义 |
3.1.5 有限元模型建立 |
3.2 地震作用下悬跨海管影响因素研究 |
3.2.1 周围不同土体的影响 |
3.2.2 管道几何参数的影响 |
3.2.3 埋深的影响 |
3.2.4 地震加速度的影响 |
3.3 本章小结 |
第4章 基于神经网络的极限状态函数表达 |
4.1 人工神经网络简介 |
4.2 MATLAB实现BP神经网络 |
4.2.1 BP神经网络结构 |
4.2.2 BP神经网络学习算法 |
4.3 BP神经网络设计 |
4.3.1 网络结构设计 |
4.3.2 数据预处理 |
4.3.3 网络训练与测试 |
4.4 悬跨海管的神经网络训练 |
4.4.1 影响地震作用下悬跨海管可靠度的因素 |
4.4.2 神经网络训练 |
4.4.3 极限状态函数显式化 |
4.5 本章小结 |
第5章 悬跨海管地震可靠度分析 |
5.1 结构动力可靠度理论主要破坏机制 |
5.1.1 首次超越破坏机制 |
5.1.2 失效准则 |
5.2 基于应力失效准则的可靠度研究 |
5.2.1 计算参数 |
5.2.2 可靠度计算方法对比 |
5.2.3 基于应力理论的悬跨海管地震可靠度分析 |
5.3 基于应变失效准则的可靠度研究 |
5.3.1 可靠度计算方法对比 |
5.3.2 基于应变理论的悬跨海管地震可靠度分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参与科研情况说明 |
致谢 |
(9)海底悬空管线应力综合分析研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 背景与意义 |
1.2 国内外研究现状与进展 |
1.2.1 海底管线发展现状 |
1.2.2 海底悬空管线研究现状 |
1.2.3 段塞流研究现状 |
1.2.4 极限悬空长度研究现状 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
1.3.3 技术路线 |
第二章 油田海域海洋环境资料 |
2.1 埕岛油田海域概述 |
2.2 海床特性 |
2.3 海洋岩土性质 |
2.4 海洋环境动力参数 |
2.4.1 波浪流特征 |
2.4.2 风暴特征 |
2.4.3 其他动力参数 |
2.5 管线概况 |
第三章 管内流动对海底悬空管道影响研究 |
3.1 基本理论与多相流模型选取 |
3.1.1 基本理论 |
3.1.2 计算模型建立 |
3.2 悬空管道多相流致振动有限元模型 |
3.2.1 物理模型建立 |
3.2.2 多相流数值模型建立 |
3.3 悬空管道内部流场模拟及效果 |
3.3.1 流相分布变化 |
3.3.2 流速变化 |
3.3.3 压力梯度变化 |
3.3.4 悬空管道段塞形成机理 |
3.3.5 段塞流形成理论解析验证 |
3.4 管内流致振动的耦合分析 |
3.4.1 湍流状态对管道影响 |
3.4.2 流固耦合 |
3.4.3 数模计算及结果分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 段塞流对悬空管道影响研究 |
4.1 段塞流荷载基础理论 |
4.1.1 段塞特性参数 |
4.1.2 段塞流荷载 |
4.2 利用AutoPIPE软件模拟段塞流 |
4.2.1 模型假设 |
4.2.2 数值模型建立 |
4.3 段塞流致悬空管动力分析 |
4.3.1 初始悬空压力分布 |
4.3.2 段塞流荷载激励作用 |
4.3.3 管线响应频率分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 海洋环境动力对悬空管线的影响研究 |
5.1 海洋环境动力荷载 |
5.1.1 Morison方程 |
5.1.2 波浪理论运用 |
5.1.3 ASCE规范土体荷载计算方法 |
5.1.4 地震荷载计算方法 |
5.2 悬空管道计算模型 |
5.2.1 模型简化假设 |
5.2.2 数值模型简建立 |
5.3 基于管-土作用荷载的管道静力分析 |
5.3.1 土体荷载计算 |
5.3.2 海底悬空管道静力分析 |
5.4 波浪流荷载对悬空管道作用 |
5.4.1 波浪流荷载对不同悬空状态下管道应力分布影响 |
5.4.2 基于FLUENT悬空管道受力特性验证 |
5.4.3 不同风暴工况下管道应力计算 |
5.5 地震荷载对悬空管线应力影响 |
5.6 本章小结 |
第六章 管道悬空长度的多元非线性分析 |
6.1 计算模型与方法 |
6.2 数值模拟分析 |
6.3 最大许用悬空长度计算公式拟合 |
6.3.1 π 定理 |
6.3.2 因次分析 |
6.3.3 多变量回归拟合的实现过程 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士期间获得的学术成果 |
致谢 |
(10)海底输油管道泄漏负压控制系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 海底管道泄漏原因分析 |
1.2.2 海底管道监控与泄漏检测技术 |
1.2.3 海底管道泄漏数值模拟研究 |
1.2.4 海底管道泄漏应急处理控制技术研究 |
1.3 课题研究背景 |
1.3.1 杭州湾地形概况 |
1.3.2 杭州湾水动力学特征 |
1.3.3 杭州湾输油管道概况 |
1.4 论文的主要工作和研究路线 |
1.4.1 研究的主要工作内容 |
1.4.2 研究技术路线 |
第二章 海底管道泄漏负压控制系统方案研究 |
2.1 负压控制系统工艺流程方案设计 |
2.1.1 负压控制工艺流程方案比选 |
2.1.2 负压控制工艺流程设计 |
2.1.3 负压控制工艺设备材料选型 |
2.2 负压控制系统的工艺计算 |
2.2.1 负压控制管路的水力计算 |
2.2.2 负压抽油泵的选型计算 |
2.2.3 负压抽油泵的安装高度计算 |
2.3 负压控制系统管路保压回流工艺设计 |
2.3.1 泵出口管路回流压力设计思路 |
2.3.2 泵出口管路回流时间计算 |
2.3.3 泵出口管路回流压力计算 |
2.3.4 泵出口管路回流流量计算 |
2.4 泄漏负压控制的PLC程序设计 |
2.4.1 影响泄漏负压控制效果的时间因素 |
2.4.2 负压控制的PLC程序设计思路 |
2.5 本章小结 |
第三章 海底管道泄漏负压控制效果研究 |
3.1 负压抽油泵控制泄漏数学模型 |
3.1.1 负压抽油系统管道边界计算模型 |
3.1.2 负压抽油泵边界计算模型 |
3.1.3 泄漏口边界计算模型 |
3.2 负压控油效果的模拟计算 |
3.2.1 基本核算公式 |
3.2.2 负压抽油泵选型验证 |
3.3 负压控制措施前后泄漏量的估算 |
3.3.1 模拟计算基础数据设定 |
3.3.2 负压控制前后泄漏量估算 |
3.3.3 负压控制前后泄漏对比分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 海底管道泄漏控制及溢油扩散数值模拟 |
4.1 泄漏数学模型 |
4.1.1 基本控制方程 |
4.1.2 湍流模型 |
4.1.3 VOF多相流模型 |
4.2 数值求解方法 |
4.2.1 数值计算方法 |
4.2.2 离散方程的算法 |
4.3 有限元模型的建立与求解 |
4.3.1 建立几何模型 |
4.3.2 建立数值模型和网格划分 |
4.3.3 数值模型边界条件定义 |
4.3.4 材料参数的定义 |
4.3.5 求解器设置 |
4.4 泄漏控制和溢油扩散过程的数值模拟分析 |
4.4.1 泄漏发生及控制过程的模拟分析 |
4.4.2 溢油扩散影响的敏感性分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 海底管道泄漏负压控制系统应力校核 |
5.1 管道应力分析的内容 |
5.2 管道荷载分类与应力计算理论 |
5.2.1 内压及温度荷载 |
5.2.2 热胀冷缩及端点附加位移荷载 |
5.2.3 持续外载 |
5.2.4 外压荷载下管道的屈曲失稳 |
5.3 管道振动力学理论 |
5.3.1 管道振动机理 |
5.3.2 流体压力脉动诱发振动理论 |
5.4 泄漏负压控制管道的应力校核 |
5.4.1 泄漏负压控制管道的轴向应力校核 |
5.4.2 泄漏负压控制管道的耐负压能力校核 |
5.5 管道应力数值模拟计算分析 |
5.5.1 泄漏负压控制管路基础数据 |
5.5.2 负压控制管路应力数值模拟计算 |
5.5.3 负压控制管路应力的数值模拟结果分析 |
5.5.4 泄漏负压控制管道数值模拟结论 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士期间获得的学术成果 |
致谢 |
四、埕岛油田海底管道安装应力计算方法的研究及应用(论文参考文献)
- [1]基于CPT确定埕岛油田黏性土不排水抗剪强度方法的探讨[J]. 韩猛,李国,叶纪超,侯方. 土工基础, 2020(04)
- [2]海冰作用下登陆段海底管道反应分析[D]. 杨玉辰. 大连理工大学, 2019(02)
- [3]渤海油田海底管道安全屏障绩效评估研究[D]. 郭成才. 中国石油大学(华东), 2019(09)
- [4]基于CFD方法的浊流作用下海底管道的阻力系数研究[D]. 赵立. 西南石油大学, 2019(06)
- [5]管土耦合作用下海底管道悬跨分析与治理研究[D]. 单潜瑜. 浙江海洋大学, 2019(02)
- [6]海底管道射流式挖沟机的研究及射流破土的仿真分析[D]. 林如. 哈尔滨工程大学, 2019(03)
- [7]曹妃甸甸头近岸海域海底斜坡及海洋工程稳定性研究与评价[D]. 彭锦添. 河北工业大学, 2018(06)
- [8]基于神经网络的悬跨海管地震可靠度分析[D]. 曾滟. 天津大学, 2018(06)
- [9]海底悬空管线应力综合分析研究[D]. 耿光伟. 中国石油大学(华东), 2018(07)
- [10]海底输油管道泄漏负压控制系统研究[D]. 郎健. 中国石油大学(华东), 2018(07)