深水SCR立管柔性节点材料非线性分析及疲劳预测

• 作 者: 金鑫
• 机 构: 中国石油大学(北京)
• 出 处: 中国石油大学(北京)
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 深水SCR立管 柔性节点材料 非线性分析 疲劳性能 工艺参数 有限元法

立管顶部的疲劳设计是立管设计关键问题之一,而柔性节点连接方案是解决这一问题的成熟技术。本论文为配合荔湾3-1气田工程设计、建造、安装技术课题的实施,解决荔湾3-1气田开发过程中深水立管的关键技术问题,在深入研究国外深水SCR立管柔性节点的基础上,针对南海荔湾深水复杂环境特征,发展适合荔湾的SCR立管柔性节点。　　
本论文开展的工作如下:　　
(1)全面细致的分析了深水SCR立管柔性节点,包括发展过程:从传统柔性节点到高温高压柔性节点,再发展到防失效双重保护柔性节点,并对这三种柔性节点进行了详细的分析。除此之外,柔性节点的插座、运输装置、下放工具以及安装过程均做了简要的介绍;　　
(2)借鉴高温高压柔性节点的优点以及国外的相关经验,根据荔湾3-1的环境特征,在详细分析柔性节点所受载荷的情况下,设计出符合荔湾的高温高压柔性节点。并对其主部件波纹管和弹性体进行了详细的设计分析,包括内部结构分析、尺寸设计、材料选择等;　　
(3)把立管和柔性节点作为一个整体的有限元模型,用OrcaFlex软件进行时域动力分析,提取局部响应时域谱块,并对橡胶超弹性材料等非线性问题进行了研究。在此基础上,采用Abaqus有限元软件进行实体建模非线性分析,通过优化设计方案解决了该柔性节点的非线性不收敛问题;　　
(4)在非线性分析计算的基础上,用Abaqus-Fe/safe专门疲劳分析软件对柔性节点进行疲劳寿命预测,根据高温高压柔性节点的疲劳寿命云图,可知此柔性节点的可行性,且得到柔性节点的最短寿命为15年。