基于ANN响应面法和Monte Carlo法的海洋平台可靠度分析

利用人工神经网络(ANN)响应面法和Monte Carlo法对波流联合作用下固定式海洋平台进行了可靠度分析。综合考虑各种随机变量对海洋平台失效的影响,通过有限元方法获得一组随机变量和结构响应数据,利用BP神经网络模型构建平台结构的隐式功能函数。基于Monte Carlo方法由MATLAB软件产生大量的随机变量组合,通过统计网络映射结果确定结构的可靠性。     

考虑流固耦合钻井液冲蚀引起的钻柱失效分析

基于钻柱与钻井液耦合影响因素分析,建立了钻柱失效模型,利用流固耦合和钻柱振动的基本理论对钻柱的振动频率和振动速度进行了求解,分析了钻井液密度、流速、流动应力以及钻柱的振动频率和速度对钻柱失效的影响,在此基础上利用冲蚀理论对钻柱的失效进行研究得到了钻井液对钻柱的冲蚀磨损量以及最大冲蚀角度。根据算例参数设计了对应的室内实验,并将算例分析结果与实验结果进行对比,验证了本文所建的钻柱失效模型的正确性,结果表明考虑流固耦合钻井液对钻柱的冲蚀磨损量要远大于未考虑流固耦合钻井液对钻柱的冲蚀磨损量;层流状态下钻井液引起钻柱失效所发生的最大冲蚀角与钻井液和钻柱之间是否进行流固耦合无关。工程应用实例表明,本文研究结果可以较好地指导钻井作业实践,对于减少钻柱失效和降低钻井成本具有一定的参考意义。     

导管架平台鲁棒性性能研究

鲁棒性是结构安全需重点关注的问题之一。导管架平台作为进行海上油气资源勘探开发的主要设施,应在设计阶段考虑足够的结构鲁棒性。此文确定了基于Pushover非线性分析原理计算导管架平台结构鲁棒性的方法,明确了导管架平台的结构鲁棒性评估指标,建立了导管架平台结构鲁棒性评估流程。以东海某导管架平台为例,针对不同的结构损伤模式,进一步探讨了结构的冗余度,计算求解结构鲁棒性参数,并通过剩余影响系数（RIF）评估了平台鲁棒性。研究结果表明,腿杆件、水平杆件以及斜杆件三种损伤失效模式中,损伤平台的结构鲁棒性由高到低依次为:水平杆件损伤失效、斜杆件损伤失效及腿杆件损伤失效。RIF可以用来识别结构杆件的重要性,从而为平台结构设计或定期检测提供重要参考。     

海洋导管架平台结构极限强度分析方法

以HZ26-1平台为例,根据附近海域的特点选定环境载荷,考虑P-Delta效应这一几何非线性因素,利用SACS软件进行计算,分析平台结构的非线性失效特性,得到所分析平台导管架的储备强度系数,可以定量地确认平台的安全余量,为结构完整性的维护做理论支持。     

导管架平台极限承载力的有限元解法

以某一简化的四桩腿对角型导管架平台为例,利用大型有限元非线性软件ABAQUS的AQUA模块进行波浪力和流力计算,并进行非线性倒塌分析(Nonlinear PushoverAnalyses)。分别计算了四种不同工况下平台在完整模式下和单个构件失效后的极限承载力以及单个构件失效后平台结构的剩余强度系数,以分析单个构件失效对导管架平台极限承载力的影响,为导管架平台的结构整体安全和风险评估提供一种准确而行之有效方法。     

基于性能理念的导管架平台阻尼隔震技术及优化

基于性能的抗震设计理论,提出了面向海洋平台结构的地震设防水准和性能目标,并阐述了平台结构失效模式及量化判别依据。针对胜利油田CB32A导管架平台的特点,在端帽与平台甲板之间设置阻尼隔震层,利用ANSYS有限元数值分析平台,对该导管架式海洋平台的阻尼隔震体系在设计地震及罕遇地震两种作用下的实际抗震性能水平进行分析,并对目标性能达标情况进行评估和结构优化。研究结果表明,隔震技术是海洋平台一种有效的减振控制手段,该平台能够满足结构的性能目标;对其进行截面优化设计也能在保证结构安全的前提下大幅度减少钢材的用量。     

基于检测数据的油气集输管道失效故障树建立

针对胜利油田集输管道存在的缺陷和隐患,充分考虑集输管网的特点,利用基于检测数据的故障树分析法建立了适用于胜利油田的油气集输管网风险评价方法。通过整合分析油气集输管道的历年检测数据和国内外管道失效数据,构建了便于查询分析的集输管道SQL数据管理平台。通过对集输管道相关标准进行研究,建立了有169个末端失效因子的失效理论故障树。为增强评价的客观性,依据已有检测、失效数据间的关系,运用灰色关联分析法,通过求解关联度值来简化理论故障树,从而得到了末端因素均可定量化的简化故障树,为后序构建适用于油气集输管网定量风险评价体系奠定了基础。     

冰区海洋平台疲劳可靠性评估方法的研究

给出了在随机波浪载荷和冰载荷作用下平台构件疲劳损伤的一种计算方法,并利用该方法分析了平台单个构件和平台整体的疲劳可靠性.用指数函数对波浪和海冰作用下平台构件的疲劳应力、应力循环次数和环境参数的关系进行了拟合,拟合精度很好.根据拟合的指数函数,并基于S-N曲线和Miner线性累积疲劳损伤理论,推导出构件疲劳损伤的计算公式,使构件疲劳损伤的计算过程得到很大简化.在此基础上给出了单个构件的疲劳可靠性计算公式,提出了平台整体疲劳失效的简化判断依据和平台关键失效模式的确定方法,并给出了平台整体失效概率的计算方法.计算实例表明,该方法简单可靠,可以有效地用于工程实际.     

天然气管道失效可能性分析及模型计算研究

本文运用层次分析和灰色理论,建立了基于灰色多层次的管道失效可能性分析模型,并运用模型进行了实例计算。结果证明该方法良好,能合理的对管道失效可能性进行分析。     

输油管道参数的统计分析与安全评定

为了确保管道的结构完整性,对一条含裂纹输油管道的失效概率进行了评定.分析了这条输油管道的主要结构与力学参数,确定了这些参数的概率特征.对管道上的表面半椭圆裂纹,利用失效评定图方法建立了管道断裂失效的极限状态函数,用Monte Carlo模拟方法求解失效概率.通过随机抽样计算,在失效评定图上直观地显示了评定点的随机分布情况,得到了管道母材和焊缝的失效概率,并表明了影响失效概率的敏感性因素.所提出的方法适用于油气管道的安全评定,具有工程实用价值.     

燃气管道失效概率评估方法研究

失效概率评估是燃气管道定量风险评估的关键内容之一。对基于专家估计的主观失效可能性评估方法和基于历史失效数据统计或强度理论的客观失效概率评估方法的优缺点进行了分析,提出了一种主观方法和客观方法相结合的失效概率评估方法。采用历史失效数据统计方法,计算燃气管道的平均失效概率;采用层次分析法,利用专家估计数据,求得管道失效可能性,并认为主观估计的中等可能性等于历史失效数据统计的平均失效概率,从而确定主观失效可能性和客观失效概率之间的关系式。以埋地钢质管道腐蚀失效为例,阐述了这种失效概率评估方法。采用主观估计法,求得任意情况下的管道失效可能性,利用主观可能性和客观概率之间的关系式,求出燃气管道的客观失效概率。     

典型海洋平台在位情况下碰撞分析及算例研究

海洋平台在位情况下存在较高的与船舶碰撞的风险,不仅会危及自身整体安全性,更会导致其工作的停滞和经济损失。各型平台由于自身结构型式和作业要求的不同,遭遇船舶碰撞时的结构损伤和动力响应也不同。本文基于非线性有限元分析方法,考虑历史事故统计数据,分别就导管架平台、自升式平台和半潜式平台在位情况下遭遇船舶碰撞进行典型工况分析。在此基础上,结合参数化分析对其抗撞能力和结构响应进行比较,并尝试对3型海洋平台进行风险评估初探。     

用FTA法研究海上乘吊篮上下平台的安全性

对海上设施用吊篮接送作业人员可能发生的人员跌落事故,用安全系统工程的事故预测技术,对其可能出现的失效模式建立了FTA数学模型,将系统失效的原因与结果绘制成树状关系图,然后用数理统计方法进行定性和定量计算,查明被研究系统所潜伏的危险因素,进而采取安全措施,保障乘吊篮人员的人身安全,达到预测和预防事故的目的。     

寒区海洋经济型抗冰结构预警报管理系统

面向寒区海洋经济型结构冬季作业中的海冰风险,开展预警报监控技术研究工作。基于结构冰激失效分析,明确预警报模式,构建海冰风险物联网监控系统。研发的温深剖面测量技术、冰情要素图像测量技术、结构姿态测量技术等关键技术产品,确保了监测信息的完备性、同步性与监测系统可靠性;研发的冰情要素预测技术,实现了海冰风险信息的实时预警。通过在辽东湾油气平台的应用示范,验证数据的准确性,保障平台设施的冬季安全生产。     

渤海新型抗冰导管架平台研究

根据渤海海洋平台长期现场监测结果,对渤海海域冰与导管架平台相互作用问题进行了系统研究,指出冰激结构振动是目前渤海冰区导管架平台的主要危害。应用冰激导管架平台冰激振动及动冰力研究成果,对新型抗冰振平台设计方案进行了分析。对适用于导管架平台的冰激振动控制装置进行了理论分析与实验研究。在新建JZ20-2NW平台的设计建造中应用了上述研究成果。新建平台现场监测结果分析表明,新型平台比以往平台具有更好的抗冰振性能。     

水深对半潜式平台运动响应及设计波的影响

该文采用Morison方程和绕射理论相结合的方法,在不同水深情况下运用挪威船级社开发的SESAM程序,对半潜式海洋平台进行了水动力分析。依据有条件的建模方法（CMA）和一次逆可靠度方法（IFORM）确定百年一遇波高一周期的等概率曲线,设计了一组百年一遇波浪海况,用于平台进行水动力分析和短期预报。对某半潜式平台在不同水深下进行了运行响应分析和纵向剪切力等六个波浪载荷分析预报,计算了平台结构极限强度分析的设计波。     

导管架平台结构实时健康安全监测系统

以渤海某导管架平台为例，研发一套针对该平台的结构实时健康安全监测系统。基于数字模型分析和现场情况，确定传感网络测试系统的布置方案和安装工艺。使用LabVIEW工具和云同步技术，实现对不同类型测试数据的同步、存储和传输。云端数据经数据分析处理系统的特征提取和模式识别，实现对平台状态模式和健康状况的实时评估和预警，经安全评估预警系统及时向现场作业人员和管理单位进行反馈。系统经过1 a时间的运行观察，对平台状态模式的识别准确率达85%，能够有效反馈结构健康状况，并辅助现场作业人员和管理单位对异常情况进行科学决策。     

大直径立式钢管自动气割坡口机

介绍一种新型坡口机的结构及其在滩海、浅海采油平台及立管柱平台施工中的应用，该机解决了海上割桩的难题，已获国家实用新型专利。     

基于Usfos的非线性分析程序研究海洋平台的极限承载力

海洋平台极限承载力研究一直是平台结构安全评估的最重要部分,越来越受到人们的关注。以"勘探二号"自升式钻井平台为研究对象,利用非线性分析USFOS软件分析计算了该平台的极限强度,评估了现役平台的安全性能。研究结果表明,"勘探二号"平台在45°环境极限条件时平台结构最危险。该研究为现役自升式钻井平台安全风险评估提供了一种比较先进而精确的方法,对今后类似海洋平台安全风险评估具有一定的指导意义。     

基于实测应变的现役导管架平台疲劳损伤分析

为评估导管架平台剩余疲劳寿命,以南海某现役导管架平台为研究对象,利用电阻应变传感器对结构高应力区进行应力监测,获取测点处应力时程数据,将其乘以应力集中因数可得到节点的热点应力时程数据。采用雨流计数法获得疲劳应力循环幅值和相应循环次数。参照 DNV推荐的管节点S-N曲线,基于Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤准则,得到热点处的疲劳损伤度,并结合海上实测的时间长度,预测导管架平台的疲劳寿命。由结果可知,评价节点的疲劳强度能够满足平台安全性能要求,且基于监测数据的预测寿命低于设计海况下的寿命。