面向目标油田的动态管缆线型设计与分析

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本文中的动态管缆包括柔性立管、动态电缆和动态脐带缆等,是海洋油气开发中广泛应用的承受一定环境荷载的关键装备。我国的动态管缆,绝大多数尚依赖进口,严重影响了我国油气开发战略的安全性和经济性。随着海洋油气,特别是深海油气开发受到日益关注,尽早具备动态管缆的自主设计、自主制造、自主安装并顺利投产的能力尤为迫切。动态管缆受到浮体运动、海洋环境荷载等动态荷载作用,是海洋管缆应用中最为薄弱的部位。而动态管缆的线型是管缆在位的整体结构形式,直接影响管缆在动荷载作用下的响应。故需根据环境要素、开发模式和管缆的截面特性等设计要素,对动态缆的线型进行设计和分析研究。本文从动态管缆线型设计理论与分析方法出发,深入探讨动态管缆线型设计要素,确定各线型的设计参数,讨论线型设计参数变化对动态管缆响应的影响,较系统的建立线型设计的流程和具体的实现方法。首先,基于力学概念与设计经验,阐述了如何依据设计要素进行动态管缆概念选型,并总结了关键设计参数对线型性能的影响,为概念选型与初步设计提供了依据,能够有效的减少设计工作量并缩短设计周期。然后,利用的悬链线理论编写初步设计程序,实现了快速有效的动态管缆线型初步设计。依据提出的线型设计要素,对渤海某项目中的柔性管道的线型进行了概念选型,依据关键设计参数对线型的影响,调整设计参数,采用专业管缆水动力分析软件进行了详细设计。最后,采用参数灵敏度分析方法,分析了某脐带缆缓S线型的设计参数,即中水浮拱的位置和浮力,及顶部悬挂角对缆动力性能的影响。为进一步对动态管缆的线型进行优化设计提供了实验设计的基础和实现的必要数据。
摘要第1-5页
Abstract第5-9页
1 绪论第9-19页
   ·研究背景----动态管缆第9-11页
   ·柔性立管第11-12页
   ·动态海缆第12页
   ·动态脐带缆第12-13页
   ·附件第13-14页
   ·动态管缆线型设计与分析研究现状第14-17页
     ·动态管缆的线型设计研究概述第14-16页
     ·动态管缆的线型分析研究现状第16-17页
   ·动态管缆的设计规范及标准第17-18页
   ·本文的主要内容第18-19页
2 动态管缆线型设计及设计理论第19-35页
   ·动态管缆线型设计概述第19-20页
     ·水下管缆系统整体设计与线型设计第19-20页
     ·线型设计的目的和意义第20页
   ·线型设计与设计原理第20-25页
     ·顺应性原理第20-21页
     ·线型种类与特点第21-25页
   ·线型的设计要素第25-27页
   ·线型设计准则第27-29页
     ·失效模式第28页
     ·设计准则第28-29页
   ·线型设计参数变量第29-33页
   ·线型设计流程第33页
   ·本章小结第33-35页
3 动态管缆线型设计与分析方法第35-48页
   ·概念选型第35页
   ·线型初步设计第35-38页
     ·初步设计概述第35-36页
     ·初步设计方法第36-38页
   ·线型详细设计第38-41页
     ·详细设计概述第38页
     ·整体分析第38-40页
     ·极值分析第40页
     ·疲劳寿命分析第40-41页
   ·面向目标油田的线型设计第41-47页
     ·设计基础第41-42页
     ·概念选型第42-43页
     ·初步设计第43-45页
     ·详细设计第45-47页
     ·设计结论第47页
   ·本章小结第47-48页
4 线型设计参数研究第48-60页
   ·概述第48-49页
   ·某脐带缆缓S线型描述第49-50页
     ·设计基础第49页
     ·动态缆模型描述第49-50页
   ·参数灵敏度分析第50-59页
     ·中水浮拱位置的参数灵敏度分析第50-54页
     ·中水浮拱体积的参数灵敏度分析第54-56页
     ·顶部悬挂角的参数灵敏度分析第56-59页
   ·本章小结第59-60页
结论与展望第60-61页
参考文献第61-65页
攻读硕士学位期间发表学术论文情况第65-66页
致谢第66-67页
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