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应用于干式半潜平台的TTR设计与结构分析
| 论文题名： | 应用于干式半潜平台的TTR设计与结构分析 |
| 关键词： | 干式半潜平台;顶部张紧式立管;结构强度;参数敏感性 |
| 摘要： | 近年来随着社会的发展，能源的需求越来越大，人们已把石油开采的重心越来越转向海洋中。而海洋立管是海洋石油开采设备中的重要组成部分。而顶部张紧式立管（TTR）是油气开发必不可少的立管类型。对于 TTR的研究是一个复杂的问题，它与所处的海洋环境，与土壤的接触等多个方面相关。 当今顶部张紧式立管应用于SPAR平台和TLP平台，而随着半潜平台的发展，TTR也可以应用于新型干式半潜平台，而本文针对应用于干式半潜平台的 TTR进行以下几方面的研究： 首先，研究了南海1500m水深半潜式干树深水平台TTR的概念设计，对能应用TTR的新式半潜平台进行设计，通过加垂荡板等机构，从保证 TTR可以在半潜平台上正常工作。 其次，在南海1500m水深半潜式干树深水平台TTR的概念设计的基础上，提出新的管中管结构的等效方法。通过分析立管结构的受力控制方程，得到立管受力分析的主要影响参数。按照轴向刚度、抗弯刚度、立管湿重和液体湿重等效原则，实现立管力学性质的等效。使用OrcaFlex软件非线性时域分析立管遭受的十种典型工况，分别获得张力和弯矩，依据管中管结构外管和内管的刚度在等效模型中占的比例进行分配，计算在11种工况下TTR的强度，计算结果满足规范要求。 再次，对TTR进行疲劳分析和VIV分析，在分析时，应用等效建模法处理TTR生产立管，将立管截面均分16份，取出其中八个点，然后分析其疲劳寿命，八点中疲劳寿命最少点，为立管该截面的疲劳寿命。按照生产立管的设计的立管疲劳寿命为使用寿命的10倍为标准，进行校核，看是否满足疲劳寿命。 最后，对1500米深水半潜式干树深水平台TTR管中管结构强度的参数敏感性。分析立管结构的受力控制方程，使用非线性时域分析软件OrcaFlex建立管中管结构的有限元模型。分析了生产 TTR在正常操作状态时，不同 TTF、不同波高和谱峰周期、外部套管和内管之间不同扶正器间距对立管强度的影响，并根据API RP2RD规范校核管中管结构外管和内管的应力。结果表明，随着TTF自1.6增加，外部套管有效张力和等效应力均增大明显，内管改变不敏感；当波浪周期逼近平台运动周期，随着波高的增加，外管的有效张力和最大等效应力均增加，内管微幅变化；随着外套管与扶正器间距的增加，外内管的应力改变微小，认为不敏感；校核API规范，立管结果满足要求。 本文为顶部张紧式立管的合理设计提供了一定的理论依据，对工程实践有一定的参考价值。 |
| 作者： | 张嘉 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 康庄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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