柔性管道铺设上弯段接触荷载的参数分析

海洋工程装备与技术 ›› 2015, Vol. 2 ›› Issue (3): 184-188.

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柔性管道铺设上弯段接触荷载的参数分析

叶海宾¹, 岳剑锋¹, 叶永彪¹, 岳前进², 陈金龙²

1. 深圳海油工程水下技术有限公司,广东深圳 518067
2. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁大连 116023

收稿日期:2015-02-03 出版日期:2015-06-10 发布日期:2016-01-21
作者简介:
作者简介:叶海宾(1985-),男,硕士,工程师,主要从事海洋工程方面的研究。
基金资助:
国家863计划重点项目(201AA09A212)、国家自然科学基金创新群体项目(50921001)

Parameter Research on the Contact Load of the Over-Bend of Flexible Pipe During Laying

Hai-bin YE¹, Jian-feng YUE¹, Yong-biao YE¹, Qian-jin YUE², Jin-long CHEN²

1. COOEC Subsea Technology Ltd., Shenzhen, Guangdong 518067, China
2. State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116023, China

Received:2015-02-03 Online:2015-06-10 Published:2016-01-21

摘要/Abstract

摘要：

在进行水平式铺设时,柔性管道的上弯段将受到显著的接触荷载,导致管道的挤压失效,从而限制了这种铺设方式所能达到的水深。因此,对柔性管道铺设上弯段的接触荷载进行准确估计具有重要的工程意义。对上弯段接触荷载进行理论研究,推导了简化的计算公式,并采用数值仿真技术研究了铺设工况下影响接触荷载大小的关键参数,以指导柔性管道铺设的上弯段接触荷载的分析,并为铺设设计提供参考。

关键词: 柔性管道, 水平式铺设, 上弯段挤压, 接触荷载

Abstract:

The over-bend of the flexible pipe will be subjected to obvious contact load during horizontal laying and failure may occur because of crushing. This usually restricts the application of horizontal laying in deep water. Therefore, it is significant to accurately estimate the contact load on the over-bend of the flexible pipe during laying. We carry out theoretical research on the over-bend contact load, deduce a simplified calculation formula, and investigate the key parameters which affect the contact load in the laying cases by numerical simulation. The results can offer a specific guidance for the over-bend contact load analysis in flexible pipe laying, and provide a reference for the laying design as well.

Key words: flexible pipe, horizontal laying, over-bend crushing, contact load

中图分类号:

TE53

叶海宾, 岳剑锋, 叶永彪, 岳前进, 陈金龙. 柔性管道铺设上弯段接触荷载的参数分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2015, 2(3): 184-188.

Hai-bin YE, Jian-feng YUE, Yong-biao YE, Qian-jin YUE, Jin-long CHEN. Parameter Research on the Contact Load of the Over-Bend of Flexible Pipe During Laying[J]. Ocean Engineering Equipment and Technology, 2015, 2(3): 184-188.

图/表 12

图1

图2

图3

表1

表2

图4

表3

图5

表4

图6

表5

图7

参考文献 14

[1]	汤明刚, 王野, 阎军, 等. 海洋柔性管道骨架层压溃的有限元分析[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2013, 34(9): 1135. doi: 10.3969/j.issn.1006-7043.201302003 URL
[2]	卢青针, 岳前进, 汤明刚, 等. 海洋柔性管的抗拉性能及加强设计[C].第十四届中国海洋 (岸) 工程学术讨论会论文集 (上册),2009:100.
[3]	Goto Y, Okamoto T, Araki M, et al.Analytical study of the mechanical strength of flexible pipes[J]. Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, 1987, 109(3): 249.
[4]	Malcorps A, Felix-Henry A.Validation of a computer model for flexible pipe crushing resistance calculations[C]. ASME 2008 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, 2008: 343.
[5]	Franzini G R, Pesce C P, Takafuji F C M, et al. Crushing of flexible pipes under traction: a theoretical-experimental assessment[C]. ASME 2011 30th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, 2011: 503.
[6]	De Sousa J R M, Lima E C P, Ellwanger G B, et al. Local mechanical behavior of flexible pipes subjected to installation loads[C]. Proceedings of the 20th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, 2001.
[7]	American Petroleum Institute. API RP 17B. Recommended practice for flexible pipe[S].2008.
[8]	American Petroleum Institute. API RP 2RD. Design of risers for floating production systems (FPSs) and tension leg platforms (TLPs)[S]. 2006.
[9]	Patel M H, Seyed F B.Review of flexible riser modelling and analysis techniques[J]. Engineering Structures, 1995, 17(4): 293. doi: 10.1016/0141-0296(95)00027-5 URL
[10]	Sun L, Qi B.Global analysis of a flexible riser[J]. Journal of Marine Science and Application, 2011, 10(4): 478. doi: 10.1007/s11804-011-1094-x URL
[11]	Orcina Ltd. OrcaFlex User Manual, v9.5a[EB/OL]. .
[12]	邹景涛. 海底柔性管道铺设设计与分析技术研究[D]. 大连:大连理工大学, 2014.
[13]	哈尔滨工业大学理论力学教研室. 理论力学(第六版)[M]. 北京:高等教育出版社, 2002.
[14]	黄平, 郭丹, 温诗铸. 界面力学[M]. 北京:清华大学出版社, 2013.

铺管船参数	数值
船长/m	80
下水桥半径/m	6
管道与下水桥摩擦系数	0.3
管道外径/mm	450
管道最大允许挤压力/(kN·m^-1)	120
管道拉伸刚度/MN	1 600
管道弯曲刚度/(kN·m^-2)	600
铺设脱离角/(°)	8
管道与下水桥接触刚度/(kN·m^-2)	10 000

水深	最大张力/kN	上弯段最大接触力 /(kN·m^-1)
100	184	56.3
200	333	78.6
300	506	107
400	676	131
500	839	154

下水桥半径/m	最大接触力/(kN·m^-1)
4	152
5	127
6	107
7	92.9
8	81.8

弯曲刚度/(kN·m^-2)	最大接触力/(kN·m^-1)
50	86.2
100	89.1
400	100
1 000	112

接触刚度/(kN·m^-2)	最大接触力/(kN·m^-1)
1×10⁴	108.9
5×10⁴	134.1
1×10⁵	152.3
5×10⁵	200.1
1×10⁶	215.6
1×10⁷	232.3

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Parameter Research on the Contact Load of the Over-Bend of Flexible Pipe During Laying

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[1]	罗睿乔. 井下节流技术在南海东部高温气田的应用[J]. 海洋工程装备与技术, 2022, 9(1): 58-66.
[2]	王宇臣, 张磊, 刘立新, 王道明, 杨成鹏. 悬链式锚泊装置液压隔断系统工程设计及分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2019, 6(2): 524-529.
[3]	万祥, 和鹏飞, 张彬奇, 刘峰, 张博. 渤海中短半径水平套管井射孔方案设计与试验[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(5): 314-319.
[4]	刘永飞, 秦蕊, 李清平, 姚海元. 深水高产水气田水合物防控措施研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(3): 149-153.
[5]	纪志远, 程久欢, 董宝辉, 王春霞, 郝文熙, 董晓曼. 悬链锚腿式单点系泊系统管道布置方案研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(3): 160-164.
[6]	杨伟, 张永辉, 孙国民. 应用于悬链锚腿式系泊系统的灯笼型水下软管设计研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(3): 165-173.
[7]	严维锋, 袁则名, 和鹏飞, 牟哲林, 朱胜, 史文专. 东海侧钻超深大位移井钻井关键技术[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(3): 174-180.
[8]	徐峰, 阮胜福, 胡永明, 靳宝旺, 田维兴. 一种导管架与水下导向桩对接的计算方法[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(3): 191-196.
[9]	田锋, 董晓曼, 张加平, 吕津波, 周燕. 悬链锚腿式单点系泊装置绞车的设计[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(3): 197-201.
[10]	张晓宇. 海洋平台变压器励磁涌流抑制方法[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(3): 214-217.
[11]	孙俊, 刘磊, 刘鑫伟, 贾东辉, 黄磊. 中型高压隔爆电机隔爆面刨轴故障分析和维修[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(3): 218-222.
[12]	姜瑛, 王长涛, 张飞. 水下生产系统在边小气田开发中的应用研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(2): 80-85.
[13]	王会峰, 张飞, 熊景昌, 李刚, 李丽娜. 水下生产系统钻井中心布置设计[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(2): 86-90.
[14]	侯莉, 李丽娜, 张飞. 回接至圆筒型FPSO水下生产系统总体布置方案[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(2): 91-94.
[15]	刘飞龙, 鞠朋朋, 倪浩. 基于流动保障的水下管汇湿式保温数值模拟[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(2): 95-99.