海洋結(jié)構(gòu)設(shè)計-海洋立管設(shè)計與分析-文庫吧
2025-05-17 19:27 本頁面
【正文】 ，無需頂張力補償，對浮體漂移和升沉運動的容度大，適用于高溫高壓介質(zhì)環(huán)境。這些特點使得鋼懸鏈線 式 立管取代柔性立管和頂端張緊式立管而成為深海油氣資源開發(fā)的首選立管系統(tǒng)。 鋼懸鏈線立管的基本型式 自墨西哥灣的第一條鋼懸鏈線立管問 世以來，已經(jīng)有數(shù)十條鋼懸鏈線立管在墨西哥灣、巴西坎普斯灣、北海、挪威海、印度海和西非等海域投入使用，開創(chuàng)了深水立管系統(tǒng)的新紀元，為了適應(yīng)不同水深的需要，鋼懸鏈線立管的概念被不斷的發(fā)展和延伸。 已經(jīng)出現(xiàn)了 4 種基本型式： （ 1）鋼懸鏈線 式 立管 簡單懸鏈線 式 立管（ Simple Catenary Riser） ； （ 2）浮力波或緩波懸鏈線 式 立管 (Buoyant Wave/ Lazy Wave Riser)； （ 3）陡波懸鏈線 式 立管（ Steep Wave Riser） ； （ 4） L型立管（ Bottom Weighted Riser） ； 其中，緩波及 陡波 懸鏈?zhǔn)?立管是為了減少立 管的頂部張力而設(shè)計的，其隆起部分是由浮力來實現(xiàn)，因此，他們的作業(yè) 水深比簡單懸鏈線立管更大。 鋼懸鏈線立管面臨技術(shù)挑戰(zhàn) 鋼懸鏈線 式 立管的獨特結(jié)構(gòu)形式也為其設(shè)計、制造、安裝和安全服役提出了新的挑戰(zhàn)。其中控制鋼懸鏈線 式 立管設(shè)計和安全服役的因素為頂部和處地點疲勞壽命以及流線段與海底的相互作用。觸底點是鋼懸鏈線 式 立管的特征點 ， 特別是簡單懸鏈線 式 立管，它是懸垂段與流線段的連接點。當(dāng)浮體 結(jié)構(gòu) 在風(fēng)、浪和流的作用下發(fā)生運動時，懸垂段和流線段會同時隨浮體 結(jié)構(gòu)運動，從而引起觸底點沿軸線的變化，同時也引起流線段與海底的 相互作用，觸底點的疲勞損傷主要是有浮體運動和渦激 振動引起的，海底剛度對觸底點的疲勞損傷有較大的影響，海底剛度越大，立管與海底相互作用引起的疲勞損傷越嚴重。 鋼懸鏈線式立管的關(guān)鍵技術(shù)主要，如表 2 所示 ： 表 2 鋼懸鏈?zhǔn)搅⒐荜P(guān)鍵技術(shù) （ 1）浮體運動的影響 （ a） 一階運動幅值小，頻率高，引起立管頂部低應(yīng)力疲勞循環(huán) ； （ b） 二階慢漂運動將引起立管觸底點的變化，引發(fā)立管的低周疲勞損傷 ； （ c） 浮體的升沉運動引起觸底點的疲勞損傷 ； （ 2）與海床相互作用 （ a） 立管隨浮體結(jié)構(gòu)運動流線段于海床發(fā)生相互作用 ； （ b） 管線往復(fù)作用，海底形成溝槽，對立管的出平面運動有較大的影響 ；（ c） 大幅漂移時，流線段的拔出和出平面將受到溝槽的阻力作用，引起立管局部應(yīng)力增大 ； （ d） 懸鏈線處于繃緊狀態(tài)時、立管張力較大，溝槽的影響尤為嚴重 ； （ 3）疲勞損傷與壽命預(yù)測 （ a） 浪致 疲勞主要造成立管頂部的疲勞損傷，損傷的性質(zhì)是低應(yīng)力循環(huán)的高周疲勞損傷 ； （ b） 渦激振動引起的疲勞損傷主要集中在靜態(tài)觸底點，屬高應(yīng)力循環(huán)的低周疲勞損傷 ； 頂端張緊式立管 （ Top Tensioned Riser） 頂部張緊式立管（ TTR）主要用于生產(chǎn)、注水、完井、鉆井以及氣舉等作業(yè)，是海洋開發(fā)中必不可少的立管類型之一。在干樹采油平臺中， TTR 連接水下井口和水 上生產(chǎn)設(shè)備， 從海底井口穿過平臺的龍骨位置延伸到平臺的生產(chǎn)甲板附近。利用外部套管和內(nèi)部生產(chǎn)管道 傳輸油氣到干樹生產(chǎn)平臺上面 ， 外部套管為整個立管提供有效的機械防護，內(nèi)部生產(chǎn)管作為油氣等流體的通道。 柔性立管 （ Flexible Riser） 柔性立管的結(jié)構(gòu)形式 1972 年，海洋柔性立管就開始在石油工業(yè)領(lǐng)域得到使用。柔性立管在海洋工程中具有動態(tài)立管、靜態(tài)立管、靜態(tài)輸送管、 水下跨接管及
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