海洋石油平台水下夹桩器液压缸结构优化设计

水下夹桩器是一种广泛应用于海洋石油平台建设的液压夹具.在水下夹桩器液压缸设计中引入有限元分析的优化设计过程,完成了水下夹桩器液压缸结构的优化设计.利用ANSYS软件中的参数化设计语言(APDL),建立液压缸的参数化有限元优化模型,完成了优化计算,得到了优化结果,并将该结果与理论计算结果进行了比较.分析结果显示,将基于有限元分析的优化技术应用于水下夹桩器液压缸的设计是一种有效的方法,优化后的结构特性与受力状况得到改善,设计出的结构满足工程要求.     

基于响应面法的分级注水泥器结构优化

分级注水泥器在实际使用过程中结构刚度不能完全达到固井需求，经常由于结构变形造成循环孔打开或关闭失败。为此，采用响应面优化方法对分级注水泥器本体和滑套的5个关键尺寸参数进行改进，以达到提高结构刚度的目的。优化结果表明：采用拉丁超立方试验设计法的计算结果拟合出滑套最大变形量与质量，本体总变形、径向变形及质量的响应曲面；根据拟合的响应面，通过多目标遗传算法预测出滑套和本体设计变量的最优参数组合，并进一步构建了相应的优化模型；通过对滑套及本体进行热流固耦合分析可得，优化后滑套最大变形量减少了47.3%,本体最大总变形量减少了32.0%,本体最大径向变形量减少了62.7%。所得结论可为分级注水泥器设计提供理论参考。     

固桩区桩腿加筋的高精度有限元分析

针对自升式钻井平台固桩区域桩腿桩壳结构承受局部较大水平力的受力特点,选用ＮＡＳＴＲＡＮ求解器对该区域结构进行高精度有限元模型应务分析,并对不贩加筋方案作了一些定性定量的分析对比,其结果可对设计和审图上人有一定的参考价值。     

基于ASME规范的水下高承压壳体结构设计

基于ASMEVIII-2,对于用于深水的水下高承压壳体结构的设计进行了研究。介绍了材料的选择方法及利用按规则设计方法进行设计的具体步骤,得到了仅受横向外压时不同厚度壳体的许用外压,对受轴向和环向组合应力工况下的壳体进行了校核,得到了许用压缩应力。建立了水下承压壳体结构的有限元实体模型,利用ASMEVIII-2中的按分析设计方法进行了弹塑性分析,得到了破坏极限压力和许用外压,数值计算结果和理论计算结果相近,表明该结构设计合理,满足使用要求。     

井下闭环可变径稳定器本体有限元分析

采用高级计算机辅助设计 (CAD)软件UG ,建立了便于计算的本体三维实体模型 ,通过MSC/NASTRAN有限元计算程序 ,对新型井下闭环可变径稳定器本体进行了强度计算 ,通过有限元分析对本体结构的合理性进行了验证 ,根据有限元计算的结果 ,在各种载荷组合作用工况下 ,可变径稳定器本体的最大应力为 5 6 38MPa时 ,小于许用应力 ,满足强度要求 ,并且有一定的强度储备。可变径稳定器本体的薄弱环节主要集中在槽底两端与筒体连接部位 ,有必要进行局部工艺处理。有限元分析结果为进一步改进可变径稳定器的结构设计提供了理论依据     

煤气发生炉水夹套强度计算

根据热量衡算的结果对水夹套结构整体温度场的分布进行了模拟,并通过有限元计算模型进行了结构的应力分析和强度计算.分析总结了夹套结构安全的影响因素,指出温度载荷可影响设备的正常运行.水夹套应力分布规律可为结构的优化设计提供一定的理论依据.     

水下管汇吸力桩竖向极限承载力研究

吸力桩是海洋油气资源开发工程中水下管汇设施常用基础形式之一。为明确竖向载荷作用下吸力桩周围土体的影响范围及解决吸力桩的竖向承载力计算问题,采用理论公式计算和有限元仿真两种方法对极限承载力进行求解,采用数值软件建立了数值分析模型,利用位移控制方法,得到了吸力桩的载荷-位移曲线,并得出吸力桩的竖向承载力约为7 000 kN,规范公式计算得吸力桩竖向极限承载力为6 582. 4 kN,并与数值分析结果进行对比,结果显示,有限元分析求得的吸力桩竖向承载力与理论公式计算结果偏差为6. 34%。通过分析吸力桩周土体的屈服过程,发现在加载初期,屈服主要出现在桩端土体,随后桩端屈服区不断扩展,顶部土体开始出现屈服,并逐渐向下扩展,最终整个屈服区完全贯通。研究结果可为吸力桩竖向极限承载力分析提供技术参考,对吸力桩的稳定性和安全性评估具有一定的指导意义。     

导管架平台抱桩器设计

提出摩擦力可控式抱桩器的设计方案,应用ANSYS有限元分析软件进行辅助设计分析与调整,结合计算结果调整,完成摩擦力可控,可以显示瞬时压力、摩擦力和应力的抱桩器系列产品方案设计,从而填补国内空白,降低导管架平台建设成本.     

多桩型水下基础承载力及结构强度分析

以水下管汇的筒型基础结构为研究目标，提出满足目标地质条件的筒型基础设计方案，并确保其结构强度和稳定性满足相应的设计规范要求。根据地质情况调研并以我国南海海域的土壤条件为例，分析总结出分布最广土壤、强度最弱土壤、近岸典型土壤等3种典型土壤及其4种典型工况。由此设计出两型4桩锚桩的筒型基础模型，通过有限元分析计算，证明其结构强度和稳定性在目标地质条件下符合相关规范要求。     

深水生产系统中吸力桩的承载能力计算

分析了水下生产系统在深海应用时所受环境载荷特点.通过对比,对目前应用较为广泛的几种水下生产设施的基础形式进行了研究.对打入桩、吸力桩和防沉板的适用环境条件、承载性能、安装便捷性和经济性进行了较为全面的分析,表明吸力桩的综合性能优于其他的基础形式,有广泛的应用前景.对吸力桩作为水下生产设施基础的受力情况进行了分析.根据吸力桩的结构和受载条件,说明了应用打入桩的承载能力计算方法来计算吸力桩的抗压能力和横向承载能力的合理性和局限性.     

水下基盘导向桩连接器设计与应用

为解决水下基盘在钻完井作业中导向绳和导向桩必须整体取出、整体下入等问题,研制了水下基盘导向桩连接器。在对连接器主要结构进行理论分析的基础上,应用有限元法对该工具的外壳、环形套筒、套筒底座进行分析,证明工具结构的安全性。室内试验表明,水下基盘导向桩连接器能在设计方案下快速连接释放。该工具已应用20多井次,累计使用时间达888 d,表明连接器可使用ROV液压工具进行操作,性能指标满足海洋钻井和修井要求,大幅节省作业时间、降低作业风险、提高作业时效、节省费用。     

重力安装式裙板锚承载特性及最优系泊点

海洋中的地质条件复杂,为解决常用的吸力锚基础无法在高渗透性土壤中进行安装的问题,结合某海域实际地质条件,提出一种重力安装式裙板锚,并采用理论计算和数值模拟方法对该锚固基础的承载力进行计算,对其最优系泊点的位置进行探讨。分析结果显示：增加裙板的高度可有效提高重力安装式裙板锚的承载力,降低其重量,安装比吸力锚更简单快捷;采用现有规范进行计算,得到的承载力的计算结果偏于安全;由于裙板较高,重力安装式裙板锚也存在最优系泊点,在本计算条件下,最优系泊点位于筒形结构的约下1/5处。重力安装式裙板锚可作为海洋工程锚固基础的一种选择。     

水下独立钢桩导向架的有限元强度分析

导向架用于水下独立桩在海上进行插桩作业时的导向及打桩时的扶正.在起吊和打桩过程中,导向架底座、立柱和支撑会受到各种力的作用,这些力将对其强度和结构设计产生重要影响.通过有限元计算,导向架底座的最大应力为161 MPa,前后方向立柱和斜撑的最大应力为64 MPa,左右方向立柱和斜撑的最大应力为158 MPa,这些值均小于材料的屈服极限,且从偏于安全的角度考虑,分析过程中没有考虑加筋板的实际结构,因此认为导向架的强度是满足要求的.     

南海深水表层导管水下打桩安装技术适应性分析

为了提高深水钻井表层导管施工的安全性和时效性,针对深水浅层钻井难题,基于锤击沉桩原理,通过理论分析和工艺研究,对深水钻井表层导管水下打桩安装技术进行了分析。深水钻井表层导管水下打桩安装技术采用水下液压打桩锤系统将表层导管锤入地层,可在工作船上实施作业,不占用钻机时间。针对我国南海深水浅层地质特点和油气开发需求,对该技术在南海深水钻井表层导管施工作业的适应性进行了研究。结果表明,与目前采用的表层导管钻孔/固井和喷射法安装技术相比,水下打桩技术可分别节省65%和43%的作业时间、79%和46%的作业费用。表层导管水下打桩安装技术可有效提高深水浅层钻井的安全性和经济性,对我国南海深水钻井表层导管施工具有很好的适应性。      

涠洲11—1平台桩基结构型式研究

涠洲11-1油田位于我国南海北部湾浅水区,是一个边际油田。按照常规工程结构设计思路,涠洲11-1油田这样规模的浅水平台桩基结构,通常采用主桩结构型式。通过数值模拟计算,综合考虑平台结构用钢量、施工方案、投资费用和工程地质风险等多种因素,对平台采用裙桩结构型式和主桩结构型式两种方案进行了对比分析,最终确定涠洲11-1平台采用裙桩结构型式。实践结果表明,我国浅海地区油田平台桩基结构可以采用裙桩结构型式,不仅可以有效回避工程地质风险,而且可以降低成本。     

液压驱动可调节式水下节流阀阀芯结构设计

根据中国南海某油田工况,依托1 500 m水下智能井口和采油树项目,开发一种液压驱动可调节式节流阀。对该水下节流阀阀芯的结构设计方法进行着重介绍。针对现有的一般阀芯结构设计方法,通过理论分析,考虑不同过流孔孔径、过流孔轴向排布、过流总面积等因素,采用有限元分析工具分析不同情况下节流阀阀芯的流动特性,保证节流阀的可调节性,延长阀芯防冲蚀寿命。     

液控注水阀水嘴流量特性仿真与试验研究

液控注水阀作为液控智能注水工艺的核心部件,其水嘴结构尺寸设计关系到注入流量调节的精细程度。通过理论计算、有限元分析及试验研究,对液控注水阀的流量-压差关系曲线进行分析,得到精确的流量-压差关系模板。在液控注水阀8个挡位结构的前提下,得到液控注水阀水嘴直径的优化设计方案,实现单层注入流量0～600 m³/d的精细调节,满足油藏开发需求。研究结果为液控分层注水工艺的开发,以及液控注水阀的设计提供理论依据。     

丛式井双井节能抽油机机架结构稳定性分析

运用有限元软件ANSYS建立了双井抽油机机架结构有限元模型,对该模型进行了静力分析,结果表明强度足够安全。同时利用该软件提供的线性及非线性屈曲分析方法,对机架结构进行了整体稳定性数值分析。结果表明,机架整体结构不会发生失稳破坏,而且非线性屈曲分析可以更准确地计算出结构的临界载荷。     

焦炭塔裙座局部更新

采用应力计算法分析优化塔裙连接结构及柔性槽尺寸,改进了焦炭塔塔裙连接结构设计。采用 局部更换裙座的现场施工方法,解决了在役焦炭塔塔裙连接部位的疲劳裂纹问题,延长了焦炭塔的使用寿 命,使安全生产得到了有效保证。     

水平载荷下群桩效应对导管架平台结构计算的影响

考虑群桩效应,分析了导管架平台在水平载荷作用下桩土间相互作用的计算原理。在AN-SYS软件中结合p-y曲线法,对某导管架平台分别建立了考虑和不考虑群桩效应的非线性有限元模型,以及泥面下6倍桩径处加固支的简化模型。通过对比3者的计算结果,得出群桩效应影响导管架平台结构计算的有关结论。