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深水半潜式平台高压泥浆系统分析与设计

作　者: 张思维
导　师: 任慧龙
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 半潜式平台泥浆系统优化设计
分类号: U674.381
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 28次
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内容摘要

钻井系统在深水半潜式钻井平台的众多系统中处于中心地位,而高压泥浆系统作为钻井系统中的一个重要组成部分,其作用更是不容小觑。该系统主要由高压泥浆泵,泥浆泵氮气包,泥浆立管管汇,压井与阻流管汇,钻井液气体分离器等设备构成。其中高压泥浆泵是系统核心设备。为整个系统的运转提供必需的动力。随着深水钻井深度的不断增加和技术的不断提高,对高压泥浆系统的分析与设计方面越来越受到重视,因此,根据实际生产中的有关要求对高压泥浆系统进行分析与设计研究意义重大而深远。本文具体的工作内容如下：1.改进了高压泥浆系统的总体设计方案,针对已有的初步方案,根据项目规格书的相关规定和厂家的有关要求给出了优化改进方案；2.对系统中的管道组成构件特别是直管构件进行了强度设计,分别从薄壁管道和厚壁管道两个方面系统整理了现有强度设计方法并进行了结果比较,对不同方法之间的联系完成了理论上的论证；3.依据相关规范的要求对高压泥浆系统中的管线系统进行了应力分析,评估了管线系统的安全性。4.研究了高压泥浆系统的优化设计方法,针对钻进过程中高压泥浆系统中各参数如何实现最优化配置以实现成本最低进行了研究。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题的目的、背景和意义  10-11
  1.2 课题的国内外研究现状  11-15
  1.3 本文的研究内容  15-17
第2章半潜式平台高压泥浆系统总体设计方案改进  17-26
  2.1 高压泥浆系统概述  17-19
    2.1.1 高压泥浆系统主要设备构成  17-18
    2.1.2 高压泥浆系统工作流程  18
    2.1.3 高压泥浆系统功能  18-19
  2.2 高压泥浆系统总体设计原则  19-21
    2.2.1 安全性原则  19-20
    2.2.2 功能性原则  20-21
  2.3 半潜式平台高压泥浆系统总体设计方案  21-23
    2.3.1 设计方案一  21-22
    2.3.2 设计方案二  22
    2.3.3 两种方案的比较  22-23
  2.4 总体设计方案改进  23-24
  2.5 几种方案的比较分析  24
  2.6 本章小结  24-26
第3章半潜式平台高压泥浆系统管道壁厚强度设计  26-39
  3.1 概述  26
  3.2 管路材料选取  26-27
  3.3 管路壁厚计算方法  27-33
    3.3.1 拉美经验近似公式法  28
    3.3.2 ASME B31.3基础规范法  28-29
    3.3.3 经验公式法  29-30
    3.3.4 ASME B31.3高压管道壁厚计算法  30-33
  3.4 高压泥浆系统管路强度评估  33
  3.5 管壁厚度计算及结果分析  33-34
  3.6 不同算法之间的比较分析  34-37
    3.6.1 ASME B31.3高压壁厚计算法与经验公式法的比较  34-36
    3.6.2 ASME B31.3基础规范计算法与拉美经验公式法的比较  36-37
  3.7 设计准则合理性  37-38
  3.8 本章小结  38-39
第4章半潜式平台高压泥浆系统管道应力分析  39-59
  4.1 管道应力分析的基本理论  39-41
    4.1.1 管道应力分析的任务  39
    4.1.2 管道应力分析的主要内容  39-40
    4.1.3 管道应力分析的方法  40-41
  4.2 管道应力分类  41-44
    4.2.1 基本应力定义  41-43
    4.2.2 管道应力分类  43-44
  4.3 管道柔性设计  44-45
  4.4 管道系统应力分析评估方法  45-48
    4.4.1 CAESAR Ⅱ软件简介  45-46
    4.4.2 管路系统应力分析的工况组合  46
    4.4.3 一次应力和二次应力评估方法  46-48
  4.5 管道系统模型的建立及分析  48-49
    4.5.1 管道应力分析模型的建立  48
    4.5.2 分析计算  48-49
    4.5.3 输出结果及安全分析  49
  4.6 算例分析  49-58
    4.6.1 载荷工况  49-50
    4.6.2 模型图  50-51
    4.6.3 应力计算结果  51-54
    4.6.4 应力结果分析  54-58
  4.7 本章小结  58-59
第5章半潜式平台高压泥浆系统优化设计  59-79
  5.1 工程优化问题概述  59-60
  5.2 高压泥浆系统参数优化问题  60
  5.3 目标函数的建立  60-65
  5.4 目标函数的最值条件和约束条件  65-69
    5.4.1 目标函数的最小值存在性  65-68
    5.4.2 目标函数的约束条件  68-69
  5.5 数学优化模型的最终建立  69
  5.6 最优参数组合的求解  69-71
  5.7 参数优化的计算方法  71-75
    5.7.1 经典极值法  71-73
    5.7.2 遗传算法  73-75
  5.8 算例分析  75-78
  5.9 本章小结  78-79
结论  79-81
  主要成果及结论  79
  研究工作展望  79-81
参考文献  81-83
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  83-84
致谢  84

深水半潜式平台高压泥浆系统分析与设计

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