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基于有限元法的DPC-V-K2-18”海底管线事故案例分析

作　者: 许良彪
导　师: 庞永杰
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋工程结构物设计制造
关键词: 海底管道有限元方法事故
分类号: P756.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要

海底管道在海洋油气田生产系统中的应用已有几十年的历史。随着大量海底管道的服役时间接近其使用寿命,海底管道泄露甚至断裂事故不断发生。因此,海底管道失效事故分析显得越来越重要。当海底管道发生失效事故时,首先要做的是对管道进行失效事故分析,然后才可以采取合适的补救措施。在管道失效事故分析方面,由于在国内外出版物上能找到的详细记载的案例分析比较少,所以研究海底管道事故分析将有一定的工程实际意义。本文的主题是致力于将有限元分析理论与有限元分析软件应用于海底管道事故分析的应用研究。论文以2008年的一根波斯湾海域的寿命到期的迪拜国家石油公司V-K2平台问的18英寸海底管道断裂失效事故的分析项目为例,进行了这方面的研究。文章采用有限元分析方法对海底管道发生断裂失效事故的整个过程进行了模拟与分析,考虑的工况依次包括海底管道安装工况、正常运行工况、配重意外脱落工况、充水工况、水压测试工况、加4个压袋工况、以及加压袋后的再次运行工况。通过有限元分析,文章得到了海底管道在整个事故过程中的应力应变变化。在此基础上,结合基于相关规范的海底管道适用性评估结果找到了该海底管道发生断裂失效的原因,并提出了补救方案。同时,文章对海底管道的修补方案进行了有限元分析,为补救方案的合理性提供了依据。通过有限元分析方法在本次海底管道断裂失效事故分析的成功应用,可以发现有限元分析方法在模拟与分析事故应急补救措施对海底管道运行状态的影响方面有着较大的潜力与作用。本文中涉及到的基于相关规范的海底管道适用性评估包括海底管道坐底稳定性分析、总体横向屈曲分析、总体垂向屈曲分析、管悬跨段分析以及断裂评估。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题背景和意义  9-10
  1.2 海底管道有限元分析现状  10-12
  1.3 本文主要工作  12-14
第二章海底管道生命周期及有限元方法概述  14-31
  2.1 海底管道简介  14-15
  2.2 海底管道生命周期  15-22
    2.2.1 管道制造  16
    2.2.2 管道安装  16-19
    2.2.3 管道置换投产  19-20
    2.2.4 管道运行  20-21
    2.2.5 管道丢弃或回收  21-22
  2.3 管土作用力  22-27
    2.3.1 管土陷深  22-25
    2.3.2 管土作用力  25-27
  2.4 有限元方法应用  27-30
    2.4.1 有限元方法发展历史  27-28
    2.4.2 有限元方法计算步骤  28-29
    2.4.3 ABAQUS软件简介  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章 DPC-V-K2-18"海底管道事故有限元分析  31-71
  3.1 简介  31-33
    3.1.1 项目背景  31-33
    3.1.2 提出问题  33
    3.1.3 思路方法  33
  3.2 分析基础数据  33-36
    3.2.1 管道纵向分布图  33-34
    3.2.2 管道参数  34-35
    3.2.3 环境参数  35-36
  3.3 基于规范的适用性分析  36-47
    3.3.1 概述  36
    3.3.2 铺管稳定性分析  36-38
    3.3.3 总体垂向屈曲分析  38-40
    3.3.4 总体横向屈曲分析  40-42
    3.3.5 悬跨段分析  42-45
    3.3.6 断裂评估  45-47
  3.4 有限元分析方法  47-50
    3.4.1 有限元模型  47-49
    3.4.2 应力应变曲线  49
    3.4.3 载荷步  49-50
  3.5 有限元分析结果  50-65
    3.5.1 管道安装工况  50-51
    3.5.2 正常管道运行工况  51-52
    3.5.3 配重脱落后管道运行工况  52-54
    3.5.4 管道充水工况  54-60
    3.5.5 水压测试工况  60-62
    3.5.6 加4个压袋工况  62-63
    3.5.7 加压袋后的运行工况  63-65
  3.7 事故原因探讨  65-69
    3.7.1 直接原因  65
    3.7.2 根本原因-配重层脱落原因探讨  65-69
  3.8 本章小结  69-71
第四章 DPC-V-K2-18"海底管道修补方案有限元分析  71-76
  4.1 管道修补方案  71
  4.2 管道修补方案有限元分析  71-75
    4.2.1 有限元分析方法  71-72
    4.2.2 有限元分析结果  72-75
  4.3 本章小节  75-76
结论  76-78
参考文献  78-82
致谢  82

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