摘要：为了研究不同随机变量对锥形应力节强度可靠性的影响程度,提出了基于Kriging模型的可靠度计算方法,以深水张力腿平台立管系统中锥形应力节在实际作业工况下的响应为基础,考虑环境因素、作业因素及结构因素的随机性,以海流、张力比、材料及尺寸参数作为随机变量,建立了不同井口倾斜角度下锥形应力节的极限状态方程,分析了井口倾斜角度与锥形应力节强度及可靠性之间的关系。分析结果表明:随着井口倾斜角度的不断增大,结构应力最大值不断增大,但均未超出材料的屈服强度;随着井口倾斜角度的增大,结构失效概率不断增大,在作业过程中应控制井口的倾斜角度;在不考虑环境和作业因素随机性的情况下进行锥形应力节可靠度评估会造成失效概率明显降低,环境因素对可靠性结果的影响相对更大。研究结果可为TLP特殊钻完井作业装备的设计和安全作业提供技术支持和保障。

摘要：TLP立管系统以丛式方阵排列,台风条件下立管在波浪、海流及平台的联合作用下可能发生碰撞,有必要深入研究TLP串行立管系统的碰撞情况。文章基于DNV-RP-F203规范和Huse半经验尾流模型,提出台风条件下串行立管下游立管来流速度计算方法和立管系统碰撞分析方法,建立串行立管—井口—导管系统耦合有限元模型,研究台风条件下串行生产立管系统碰撞时的力学特性,在整体碰撞分析的基础上进行立管局部碰撞精细化分析,对比分析立管局部碰撞理论解和仿真解的不同。结果表明:下游立管来流速度的计算至少采用文中建立的方法迭代3次。串行立管发生碰撞时的最大应力发生在泥面导管处,碰撞位置应力发生了突变;立管发生碰撞的位置在水深100-120 m范围内。立管局部碰撞分析的理论解和仿真解基本吻合。

摘要：针对在南海海域频发的台风自然灾害,考虑海况随机性、结构随机性以及作业参数的随机性,采用梯度投影确定取样点的响应面法,分别建立P2D、D2P和P2P(P指生产立管,D指钻井立管)三种作业模式下TLP串行立管系统的结构极限状态方程。并在建立立管可靠性分析模型的基础上,确定一种立管可靠度计算方法。算例结合南海某TLP平台给出了上述方法的具体应用。研究表明,10年一遇台风情况下,P2D、D2P和P2P三种工况中生产立管系统的失效概率均小于0.001%,钻井立管系统的可靠度分别为0.016%和0.113%。在大于200年一遇的强台风情况下,P2P工况时的上下游生产立管系统失效概率均大于0.32%和0.018%。因此建议10年一遇台风情况下,停止钻井立管作业;在大于200年一遇的强台风情况下,停止生产立管作业。研究结果可为南海TLP立管系统可靠度评估及安全作业技术支持。

摘要：在对立管安装模型进行理论研究的基础上,考虑丛式立管之间的干涉作用,提出导向架-导向绳作用模拟方法,建立了TLP丛式立管-导向架-导向绳耦合分析模型,形成了一种以平台偏移值、表面海流流速组合参数形式确定TLP立管安装作业窗口的分析方法及流程,并以我国南海某深水油井为例开展了TLP立管安装作业窗口研究及参数敏感性分析,结果表明,TLP立管安装至海底井口但尚未对接成功工况下安装作业窗口最小,此时作业窗口在低流速区主要受立管回接连接器与竖直方向夹角限制,在高流速区主要受立管之间干涉的限制;随着波浪的增加,立管安装作业窗口逐渐变小;适当增加导向架数量并合理布置有助于增大TLP立管安装作业窗口;立管间距的减小会加剧丛式立管之间的干涉,从而使得TLP立管安装作业窗口变小。本文相关方法和研究成果可为TLP丛式立管安装作业提供理论依据。