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缓波形立管的复合构型响应分析

本站小编 Free考研考试/2022-01-16

余 杨 ,吴凡蕾 ,余建星 ,张振兴 ,傅一钦,张 阳
AuthorsHTML:余 杨 1, 2,吴凡蕾 1, 2,余建星 1, 2, 3,张振兴 4 ,傅一钦 1, 2,张 阳 4
AuthorsListE:Yu Yang,Wu Fanlei ,Yu Jianxing,Zhang Zhenxing,Fu Yiqin,Zhang Yang
AuthorsHTMLE:Yu Yang1, 2,Wu Fanlei1, 2 ,Yu Jianxing1, 2, 3,Zhang Zhenxing4,Fu Yiqin1, 2,Zhang Yang4
Unit:1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072;
2. 天津大学天津市港口与海洋工程重点实验室,天津 300072;
3. 北部湾大学机械与船舶海洋工程学院,钦州 535011;4. 海洋石油工程股份有限公司,天津 300072

Unit_EngLish:1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety,Tianjin University,Tianjin 300072,China;
2. Tianjin Key Laboratory of Port and Ocean Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;
3. College of Mechanical and Marine Engineering,Beibu Gulf University,Qinzhou 535011,China;
4. Offshore Oil Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300072,China

Abstract_Chinese:深海立管运用浮力块能有效隔离悬挂点与触地区(TDP)的动力响应,减少上部浮体运动导致管道触地区的 动态屈曲等负面影响.采用集中质量法建立整体立管的非线性力学模型,应用海洋工程分析软件 OrcaFlex 进行数值 模拟,考虑两种不同浮子段布置形式的立管构型,分别为缓波型立管(LwSCR)与赋形立管(Shaped SCR),对比二者 静态力学特性.考虑南海一年一遇不规则波工况及 FPSO 运动,分析 LwSCR 与 Shaped SCR 重点位置的垂向运动响 应,归纳两种波型优缺点,并应用于复合构型立管的构型优化中.提出两种双波复合构型的优化结构并与传统 LwSCR 双波型进行有效张力及垂向运动响应对比,提出一种优化后的三波复合构型,并与单波、双波构型进行力 学特性及垂向运动响应对比分析.结果表明:LwSCR 的整体静态有效张力低于 Shaped SCR,且浮子段静态弯矩值 随着高度逆差增高而增大.Shaped SCR 的重点位置垂向运动响应相对更弱,采用该构型能提高立管在海流中的稳定 性.但 Shaped SCR 构型立管暴露在海流中的长度更短,管道到达触地区域的动态响应衰退量不足.在多波复合构 型优化中发现三波复合构型具有最佳运动隔离效果,在实际工程中若合理运用 Shaped SCR 与 LwSCR 的复合构型, 能降低立管整体张力分布水平及触地点的运动响应,提高整体工程的安全性及立管的使用寿命.
Abstract_English:A deep-sea riser uses buoyancy blocks to effectively isolate the dynamic response of the hang-off point and touch-down point(TDP). These blocks can reduce negative effects like the dynamic buckling of the TDP caused by the movement of the floating production,storage and offloading(FPSO) unit. This study establishes a nonlinear mechanical model of the overall riser using the lumped mass method. A numerical simulation is performed using the marine engineering analysis software OrcaFlex. The static mechanical properties of the two configurations named lazy\u0002wave SCR(LwSCR) and Shaped SCR are compared. Considering the annual irregular wave conditions and the FPSO movement in the South China Sea,the vertical motion responses of LwSCR and shaped SCR key positions are analyzed. The advantages and disadvantages of the two wave types are summarized and applied to the configurationoptimization of the composite configuration riser. Two optimized structures of the dualwave composite configuration are proposed and compared with the traditional LwSCR dual-wave configuration for effective tension and vertical motion responses. An optimized three-wave composite configuration was proposed and compared with the single and double-wave configurations for mechanical characteristics and response analysis. Results show that the overall static effective tension of the LwSCR is lower than that of the shaped SCR,and the static bending moment of the float section increases as the height deficiency increases. Since the key position of the shaped SCR has a weaker vertical motion response,the use of this configuration can improve the stability of the riser in ocean currents. However,the length of the shaped SCR riser configuration that is exposed to the ocean currents is short,and the dynamic response of the pipeline to the TDP is insufficient. With the optimized multi-wave composite configuration,the three-wave composite configuration is found to have the best motion isolation effect. If the composite configurations of the shaped SCR and LwSCR are used reasonably in actual projects,the overall tension distribution level of the riser and the motion response of the TDP can be reduced,and the safety of the overall project,as well as the service life of the riser,can be improved.
Keyword_Chinese:缓波型立管(LwSCR);Shaped SCR;构型优化;OrcaFlex
Keywords_English:lazy-wave steel catenary riser(LwSCR);Shaped SCR;configuration optimization;OrcaFlex

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