海洋石油201水下管汇在线安装极限能力评估.pdf

书书书 ２ ０ １ ６年 第４ ５卷 第５期第１页 石 油 矿 场 机 械 犗 犐 犔 犉 犐 犈 犔 犇 犈 犙 犝 犐 犘犕犈 犖 犜 ２ ０ １ ６，４ ５（５） １  ７ 文章编号 １ ０ ０ １  ３ ４ ８ ２（２ ０ １ ６）０ ５  ０ ０ ０ １  ０ ７ 海洋石油２ ０ １水下管汇在线安装极限能力评估 高 爽１， 孟祥伟２， 孙友义３， 刘巍巍１， 汤 珂１， 倪明晨１， 王 军１， 王法承１ （１．北京高泰深海技术有限公司， 北京１ ０ ０ ０ ２ ９； ２．海洋石油工程股份有限公司 安装公司， 天津３ ０ ０ ４ ５ ２； ３．中海石油（ 中国） 有限公司 北京研究中心， 北京１ ０ ０ ０ ２ ８） 摘要 水下管汇在线安装是指将水下管汇、 海底管道终端、 三通等结构物在铺管船作业线上与管道 连接， 并随管道通过托管架安装到海底的过程。结合海洋石油２ ０ １船特性， 根据其几何限制、 能力 极限条件及管道强度要求等， 针对水深、 管径、 结构物湿重及长度对海洋石油２ ０ １船的水下管汇在 线安装的极限能力进行评估， 并形成极限能力包络线。采用Ｏ ｒ ｃ ａ Ｆ ｌ ｅ ｘ通用有限元软件， 分析过程 分为裸管分析、 关键位置筛选分析、 详细静态分析以及结果后处理。已知设计基础数据包括水深、 管道外径和壁厚、 水下管汇长度和湿重， 通过查阅海洋石油２ ０ １船的水下管汇在线安装能力包络 线， 对水下管汇的安装方案做出预判， 为工程实践提供参考。 关键词 水下管汇； 在线安装； 铺管船； 极限能力评估 中图分类号Ｔ Ｅ ９ ５ １ 文献标识码Ａ 犱 狅 犻 １ ０． ３ ９ ６ ９／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １  ３ ４ ８ ２． ２ ０ １ ６． ０ ５． ０ ０ １ 犎 犢 犛 犢２ ０ １犠 狅 狉 犽犆 犪 狆 犪 犮 犻 狋 狔犃 狊 狊 犲 狊 狊 犿 犲 狀 狋 狊狅 狀犐 狀  犔 犻 狀 犲犕 犪 狀 犻 犳 狅 犾 犱犐 狀 狊 狋 犪 犾 犾 犪 狋 犻 狅 狀 ＧＡＯＳ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ １， ＭＥ ＮＧＸ ｉ ａ ｎ ｇ ｗ ｅ ｉ ２， Ｓ ＵＮＹ ｏ ｕ ｙ ｉ ３， Ｌ Ｉ Ｕ Ｗ ｅ ｉ ｗ ｅ ｉ １， ＴＡＮＧＫ ｅ １， Ｎ ＩＭ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ １， ＷＡＮＧＪ ｕ 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 收稿日期２ ０ １ ５  １ １  ０ ３ 基金项目 工业信息化部海洋工程装备科研项目“ 水下生产系统设计及关键设备研发” （Ｅ  ０ ８ １ ３ Ｃ ０ ０ ３） 作者简介 高 爽（１ ９ ８ ４ ） ， 女， 吉林长春人， 硕士研究生，２ ０ １ ０年毕业于中国石油大学（ 华东） 结构工程专业， 主要从事海洋 工程海管结构研究与设计工作，Ｅ  ｍ ａ ｉ ｌ ｓ ｇ ａ ｏ ＠ｃ ｏ ｔ ｅ ｃ ｉ ｎ ｃ ． ｃ ｏ ｍ。 ３０ ０ ０ｍ， 满足Ｄ Ｐ ２／Ｄ Ｐ ３要求， 船艉装有４０ ０ ０ｔ主 起重机， 可铺设 １ ５ ２． ４～ １５ ２ ４ｍｍ（ ６～６ ０ｉ ｎ） 管 道， 总体技术水平和作业能力在国际同类工程船舶 中处于领先地位。 水下管汇安装方法可分为绞车安装法、 月池安 装法、 滑轮安装法、 悬垂安装法以及在线安装法等５ 种方法。其中， 绞车安装法和在线安装法适用于 ＨＹ Ｓ Ｙ ２ ０ １。对于尺寸较大以及质量较重的结构物 适合采用绞车安装法， 即通过吊机与绞车的联合作 业对结构物实施安装； 对于尺寸较小、 质量较轻的结 构物通常适合在线安装方法， 即在铺管船作业线上 将结构物与下放管道连接就位， 并连同管道通过托 管架铺设到海底［ １  ２］。 水下管汇的在线安装是一个复杂的力学问题， 涉及结构物与管道、 托管架、 浮筒以及吊机等的相互 作用。本文拟对ＨＹ Ｓ Ｙ ２ ０ １的水下管汇在线安装能 力进行评估， 并形成水下管汇在线安装能力包络线， 可为工程项目实施提供指导。 １ 分析流程与方法 ＨＹ Ｓ Ｙ ２ ０ １水下管汇在线安装能力的评估流程 如图１所示， 可分为４个阶段。 图１ 海洋石油２ ０ １船的水下管汇在线安装能力评估流程图 １） 阶段一。裸管铺设能力分析［ ２  ３］。根据设 计基础数据， 包括常用管道参数集 １ ５ ２． ４～ １５ ２ ４ ｍｍ（６～６ ０ｉ ｎ） 、 水 深 参 数 集 （３ ０ ０～３０ ０ ０ ｍ） 与 ＨＹ Ｓ Ｙ ２ ０ １相关技术参数。对裸管进行压溃分析及 ２ 石 油 矿 场 机 械 ２ ０ １ ６年５月  正常铺设分析， 生成对应水深允许铺设的最大管径 及相应最小壁厚的裸管能力参数集。 ２） 阶段二。水下管汇与管道关键位置筛选分 析。根据阶段一筛选后的裸管能力集合及水下管汇 参数集， 建立管道与水下管汇耦合模型， 通过准静态 分析识别耦合模型在完整铺设过程中易发生破坏的 关键位置。 ３） 阶段三。水下管汇与管道静态分析。采用 与阶段二相同的裸管能力集合， 将水下管汇放置在 关键位置， 对耦合模型进行静态分析， 确定不同水深 工况下允许水下管汇在线安装的能力参数集， 即当 水深、 管道参数（ 外径和壁厚） 已知， 评估允许在线安 装的水下管汇参数（ 长度和湿重） 限值。 ４） 阶段四。结果后处理和生成能力包络线。 对水下管汇与管道静态分析结果进行后处理， 最终 生成海洋石油２ ０ １船的水下管汇在线安装能力包 络线。 ２ 计算模型 通过Ｏ ｒ ｃ ａ Ｆ ｌ ｅ ｘ软件模拟水下管汇在线安装过 程中水下管汇与管道、 托管架、 浮筒以及吊机等的相 互作用， 并进行相应力学分析。Ｏ ｒ ｃ ａ Ｆ ｌ ｅ ｘ分析模型 如图２所示。在船体上， 采用ｓ ｈ ａ ｐ ｅ单元模拟支撑 存放管道的甲板。通过ｗ ｉ ｎ单元连接铺管船模拟张 紧器的放管过程。管道和水下管汇通过托管架安装 到海底， 忽略托管架几何结构， 采用ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ类型模 拟辊轮， 托管架半径为定值。当水下管汇在托管架 上时， 需要定义外加载荷来模拟吊机力； 当水下管汇 离开托管架时， 被释放的浮筒用来抵消水下管汇重 力并抑制管道旋转。浮筒和水下管汇采用６ Ｄｂ ｕ ｏ ｙ 单元进行模拟。 水下管汇形式各异， 为使评估过程具有广泛的 指导意义， 对数值模型采用如下的简化假设 １） 忽略水 下 管 汇底 部到 管 道底 部 的垂 直 偏移。 ａ 水下管汇处于托管架上（ 吊机力扶正） ｂ 水下管汇离开托管架（ 浮筒扶正） 图２ Ｏ ｒ ｃ ａ Ｆ ｌ ｅ ｘ分析模型 ２） 假设管道接头与管道同径， 抗弯刚度取为 ５１ ０ ６ｋ Ｎｍ２。 ３） 假设水下管汇中心线与管道轴线同轴。 管道结构采用ｌ ｉ ｎ ｅ单元进行模拟， 管道材料属 性如表１所示， 考虑材料的非线性。 表１ 管道材料参数 钢的等级 Ａ Ｐ ＩＸ ６ ５ 最小屈服应力／ＭＰ ａ ４ ４ ８ 最小抗拉强度／ＭＰ ａ ５ ３ ０ 密度／ （ ｋ ｇ ｍ－３） ７８ ５ ０ 弹性模量／ＭＰ ａ ２ ０ ７０ ０ ０ 泊松比 ０． ２ ９ ３ 水下管汇简化为长方体结构， 仅考虑结构物的 几何尺度及有效湿重。由于ＨＹ Ｓ Ｙ ２ ０ １托管架宽度 方向的尺寸限制， 结构物宽度取为１． ５ｍ； 高度取为 ３ｍ。结构物长度是影响在线安装的重要因素， 由 于结构物刚度远大于相连管道， 与托管架半径作用 会产生几何位移， 使管道与结构物连接端产生较大 的弯矩。结构物长度为４～１ ２ｍ， 湿重力为１ ０ ０～ ８ ０ ０ｋ Ｎ。 ３ 裸管铺设能力分析 为评估ＨＹ Ｓ Ｙ ２ ０ １水下管汇在线安装的极限能 力， 首先应对裸管铺设极限能力进行评估， 即确定在 不同水深（ ３ ０ ０ｍ～３０ ０ ０ｍ） 工况下， 允许铺设管道 的最大外径及对应最小壁厚。 １） 裸管压溃分析。 根据Ｄ ＮＶ  Ｏ Ｓ  Ｆ １ ０ １规范［ ５］， 管道任意点处的 外压应满足式（ １） 要求 狆ｅ－狆ｍ ｉ ｎ≤狆 ｃ（狋１） γｍγｓ ｃ （ １） 式中 狆ｅ为外部压力；狆ｍ ｉ ｎ为最小内压；γｍ为材料抗 力系数， 取１． ５； γｓ ｃ为安全等级抗力系数， 取１． ０ ４； ３ 第４ ５卷 第５期 高 爽， 等 海洋石油２ ０ １水下管汇在线安装极限能力评估  狆ｃ（狋１） 为压溃压力特征值， 取１． ０ ４。 ２） 裸管正常铺设分析。 基于Ｄ ＮＶ  Ｏ Ｓ  Ｆ １ ０ １规范［ ５］的简化铺设标准进 行裸管正常铺设分析。对于上弯段需满足表２中 Ｘ ６ ５钢标准Ｉ要求， 即应变结果（ 包含弯曲应变、 轴 向应 变 以 及 局 部 辊 轮 载 荷 引 起 的 应 变）小 于 ０． ２ ５ ０％。 表２ 简化铺设标准（ 上弯段） 标准 不同钢级的应变／％ Ｘ ７ ０Ｘ ６ ５Ｘ ６ ０Ｘ ５ ２ Ⅰ０． ２ ７ ００． ２ ５ ００． ２ ３ ００． ２ ０ ５ Ⅱ０． ３ ２ ５０． ３ ０ ９０． ２ ９ ００． ２ ６ ０ 下弯段及托管架尖端处管道应力需满足式（２） 的要求， 即小于３ ９ ０ＭＰ ａ。 σ ｅ ｑ ＜０． ８ ７犳ｙ（ ２） 式中 犳ｙ为钢材的屈服强度。 通过上述两步分析确定不同水深工况下， 允许 铺设裸管的最大外径及对应最小壁厚的能力集合如 表３所示。 表３ 裸管筛选能力参数集 水深／ ｍ 托管架半 径／ｍ 管道外径／ ｍｍ（ｉ ｎ） 壁厚／ ｍｍ（ｉ ｎ） ３ ０ ０１ ７ ５８ １ ２． ８（３ ２）３ ４． ０ ３ ６（１． ３ ４） ５ ０ ０１ ７ ５７ ６ ２． ０（３ ０）３ ２． ０ ０ ４（１． ２ ６） １０ ０ ０１ ２ ５５ ５ ８． ８（２ ２）２ ３． ８ ７ ６（０． ９ ４） １２ ０ ０１ ２ ５５ ０ ８． ０（２ ０）２ ３． １ １ ４（０． ９ １） １５ ０ ０１ ０ ０３ ５ ５． ６（１ ４）１ ９． ０ ５ ０（０． ７ ５） ２０ ０ ０１ ０ ０３ ０ ４． ８（１ ２）１ ７． ０ １ ８（０． ６ ７） ２５ ０ ０１ ０ ０２ ０ ３． ２（８）１ ４． ９ ８ ６（０． ５ ９） ３０ ０ ０７ ５２ ０ ３． ２（８）１ ７． ０ １ ８（０． ６ ７） ４ 水下管汇与管道关键位置筛选分析 通过准静态分析， 对水下管汇与管道关键位置 进行筛选。首先在计算模型中赋予船舶行进速度， 近似模拟真实铺管工况， 并记录整个铺设过程中管 道易发生破坏的关键位置。其中， 上弯段管道主要 受托管架弯曲变形的几何位移控制， 对于承受纵向 压应变（ 包括弯矩和轴力引起的应变） 和外压的上弯 段管道任意横截面需满足Ｄ ＮＶ  Ｏ Ｓ  Ｆ １ ０ １规范［ ５］位 移控制工 况Ｄ Ｃ Ｃ（Ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｄｃ ｏ ｎ ｄ ｉ  ｔ ｉ ｏ ｎ） 要求， 即Ｄ Ｃ Ｃ校核值≤１． ０； 下弯段管道主要 承受弯矩、 有效轴向力和外压荷载属于荷载控制情 况， 下弯段管道任意横截面应满足Ｄ ＮＶ  Ｏ Ｓ  Ｆ １ ０ １ 规范［ ５］载荷控制工况 Ｌ Ｃ Ｃ（Ｌ ｏ ａ ｄｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｄｃ ｏ ｎ ｄ ｉ  ｔ ｉ ｏ ｎ） 要求， 即Ｌ Ｃ Ｃ校核值≤１． ０。因此， 关键位置 记录即为对Ｄ Ｃ Ｃ校核值和Ｌ Ｃ Ｃ校核值出现峰值位 置的识别。 １） 上弯段关键位置。 不同水深工况下上弯段管道准静态分析Ｄ Ｃ Ｃ 校核值结果如图３所示。从图中可以看出， 水下管 汇每经过一个辊轮位置， 将产生一个峰值； 对于每一 水深工况， 水下管汇经过每个辊轮处形成的峰值相 近。由于托管架半径为定值， 理想情况下， 经过托管 架半径的弯曲应变为定值。因此上弯段处关键位置 取在托管架弧度中点辊轮处。 图３ 上弯段Ｄ Ｃ Ｃ校核值时间曲线 ２） 下弯段关键位置。 图４所示为１０ ０ ０ｍ水深工况下下弯段管道准 静态分析Ｌ Ｃ Ｃ校核值结果。从图中可以看出， 下弯 段关键位置出现在距离泥面约１ｍ处。其他水深 工况均可得到相同的结论。 图４ 下弯段Ｌ Ｃ Ｃ校核值水深曲线 （１０ ０ ０ｍ水深工况） ５ 水下管汇与管道静态分析 基于准静态分析识别出的两处关键位置， 采用 ４ 石 油 矿 场 机 械 ２ ０ １ ６年５月  与阶段二相同的裸管能力集合， 将水下管汇放置在 关键位置， 对耦合模型进行静态分析， 确定不同水深 工况下允许水下管汇在线安装的能力参数集。 以水深１０ ０ ０ｍ， 托管架半径１ ２ ５ｍ， 管道外径 ５ ５ ８． ８ｍｍ（２ ２ｉ ｎ） 、 壁厚２ ４ｍｍ的工况为例。表４ 为水下 管 汇 长 度 为４ ｍ时， 对 应 水 下 管 汇 湿 重 １ ０ ０～ ８ ０ ０ｋ Ｎ的敏感性结果。由于吊机和浮筒的辅 助作用， 计算结果对水下管汇的湿重并不敏感， 其他 水下管汇长度工况可以得到相同结论。表５为水下 管汇湿重为１ ０ ０ｋ Ｎ， 对应水下管汇长度４～１ ２ｍ的 结果。由于水下管汇刚度远大于相连接管道刚度， 当水下管汇长度方向与托管架弧度接触会在水下管 汇两端产生位移差， 并导致管道应变增大， 水下管汇 长度越长， 管道应变增大越显著， 当水下管汇长度达 到６ｍ时， ５ ５ ８． ８ｍｍ（２ ２ｉ ｎ） 管道Ｄ Ｃ Ｃ校核值将达 到１． ０。 表４ 水下管汇湿重敏感性分析结果 水下管 汇长 度／ｍ 水下管 汇湿重／ ｋ Ｎ 顶张 力／ ｋ Ｎ 上弯段 Ｍ ａ ｘｖ ｏ ｎＭ ｉ ｓ ｅ ｓ 应力／ＭＰ ａ 上弯段 Ｄ Ｃ Ｃ 校核值 下弯段 Ｌ Ｃ Ｃ 校核值 １ ０ ０１７ ４ ２． ８ ９４ ６ ７． ０ １０． ８ ９０． ２ ７ ２ ０ ０１７ ４ ２． ８ ７４ ６ ７． ０ １０． ８ ９０． ２ ７ ３ ０ ０１７ ４ ２． ８ ５４ ６ ７． ０ １０． ８ ９０． ２ ７ ４ ４ ０ ０１７ ４ ２． ８ ３４ ６ ７． ０ １０． ８ ９０． ２ ７ ５ ０ ０１７ ４ ２． ８ ０４ ６ ７． ０ １０． ８ ９０． ２ ７ ６ ０ ０１７ ４ ２． ７ ８４ ６ ７． ０ １０． ８ ９０． ２ ７ ７ ０ ０１７ ４ ２． ７ ６４ ６ ７． ０ １０． ８ ９０． ２ ７ ８ ０ ０１７ ４ ２． ７ ４４ ６ ７． ０ １０． ８ ９０． ２ ７ 表５ 水下管汇长度敏感性分析结果 水下管 汇长 度／ｍ 水下管 汇湿 重／ｋ Ｎ 顶张 力／ ｋ Ｎ 上弯段 Ｍ ａ ｘｖ ｏ ｎＭ ｉ ｓ ｅ ｓ 应力／ＭＰ ａ 上弯段 Ｄ Ｃ Ｃ 校核值 下弯段 Ｌ Ｃ Ｃ 校核值 ４１ ０ ０１７ ４ ２． ８ ９４ ６ ７． ０ １０． ８ ９０． ２ ７ ５１ ０ ０１７ ３ ８． ７ ６４ ６ ６． ９ ５０． ８ ８０． ２ ７ ６１ ０ ０１７ ４ １． ４ ９４ ７ ０． ２ ０１． ０ ００． ２ ７ ７１ ０ ０１７ ３ ８． ０ ２４ ７ ０． １ ７１． ０ ００． ２ ７ ８１ ０ ０１７ ４ １． ４ ３４ ７ ３． １ ９１． １ ００． ２ ７ ９１ ０ ０１７ ３ ７． ５ ２４ ７ ３． １ ８１． １ ００． ２ ７ １ ０１ ０ ０１７ ４ １． ７ ７４ ７ ５． ８ ２１． ２ ２０． ２ ７ １ １１ ０ ０１７ ３ ７． ３ ０４ ７ ５． ８ １１． ２ ２０． ２ ７ １ ２１ ０ ０１７ ４ ０． ５ ６４ ７ ７． ７ ６１． ３ ２０． ２ ７ ６ 结果后处理和生成能力包络线 水深管径水下管汇长度极限能力参照表６， 其 中“” 表示此参数组合工况不适合在线安装； “√” 表示此参数组合工况适合在线安装。理论上， 水下 管汇湿重在１ ０ ０～８ ０ ０ｋ Ｎ， 已知水深、 管道外径， 水 下管汇长度满足表６要求， 水下管汇均可以安全的 在线安装。 表６ 水深管径水下管汇长度极限能力参考值 托管 架半 径／ｍ 水深／ ｍ 管道 外径／ ｍｍ（ｉ ｎ） 水下结构物长度／ｍ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０１ １１ ２ １ ７ ５３ ０ ０ ８ １ ２． ８（３ ２） １ ７ ５３ ０ ０ ７ ６ ２． ０（３ ０）√ √ √ √ √ √ １ ７ ５３ ０ ０ ７ １ １． ２（２ ８）√ √ √ √ √ √ １ ７ ５３ ０ ０ ６ ６ ０． ４（２ ６）√ √ √ √ √ √ √ √ １ ７ ５３ ０ ０ ６ ０ ９． ６（２ ４）√ √ √ √ √ √ √ √ １ ７ ５３ ０ ０ ５ ５ ８． ８（２ ２）√ √ √ √ √ √ √ √ √ １ ７ ５５ ０ ０ ７ ６ ２． ０（３ ０）√ √ １ ７ ５５ ０ ０ ７ １ １． ２（２ ８）√ √ １ ７ ５５ ０ ０ ６ ６ ０． ４（２ ６）√ √ √ √ １ ７ ５５ ０ ０ ６ ０ ９． ６（２ ４）√ √ √ √ √ √ １ ７ ５５ ０ ０ ５ ５ ８． ８（２ ２）√ √ √ √ √ √ １ ７ ５５ ０ ０ ５ ０ ８． ４（２ ０）√ √ √ √ √ √ √ √ √ １ ２ ５１０ ０ ０ ５ ５ ８． ８（２ ２） １ ２ ５１０ ０ ０ ５ ０ ８． ０（２）√ １ ２ ５１０ ０ ０ ４ ５ ７． ２（１ ８）√ √ √ √ √ √ １ ２ ５１０ ０ ０ ４ ０ ６． ４（１ ６）√ √ √ √ √ √ √ √ √ １ ２ ５１２ ０ ０ ５ ０ ８． ０（２ ０）√ √ １ ２ ５１２ ０ ０ ４ ５ ７． ２（１ ８）√ √ √ √ √ √ １ ２ ５１２ ０ ０ ４ ０ ６． ４（１ ６）√ √ √ √ √ √ √ √ √ １ ０ ０１５ ０ ０ ３ ５ ５． ６（１ ４）√ √ √ √ √ √ √ √ √ １ ０ ０２０ ０ ０ ３ ０ ４． ８（１ ２）√ √ √ √ √ √ √ √ √ １ ０ ０２５ ０ ０ ２ ０ ３． ２（８）√ √ √ √ √ √ √ √ √ ７ ５３０ ０ ０ ２ ０ ３． ２（８） 海洋石油２ ０ １船水下管汇在线安装能力包络线 如图５所示。粗实线为裸管能力包络曲线， 粗实包 络线上以及以下各点（ 水深， 管道外径） ， 表示该工况 下裸管可以安全铺设； 细标记线为不同水深， 管径 水下管汇长度能力包络曲线， 细标记包络线上及以 下各点（ 管道外径， 水下管汇长度） ， 表示该工况下水 下管汇可以安全在线安装。 ５ 第４ ５卷 第５期 高 爽， 等 海洋石油２ ０ １水下管汇在线安装极限能力评估  图５ 海洋石油２ ０ １船的水下管汇在线安装能力包络线 以５ ０ ０ｍ水深，５ ５ ８． ８ｍｍ（２ ２英寸） 管径， 水下 管汇长度８ｍ为案例说明能力包络线的使用方法。 首先， 根据水深、 管径参考图６判断裸管的安装能 力， 数据点（ ５ ０ ０ｍ，５ ５ ８． ８ｍｍ） 在粗包络线下部阴影 区域， 判定５ ０ ０ｍ水深， ５ ５ ８． ８ｍｍ（２ ２英寸） 管径裸 管可以铺设； 第２步， 根据水深、 管径、 水下管汇长度 参考图７判 断 水 下 管 汇 在 线 安 装 能 力， 数 据 点 （ ５ ５ ８ ． ８ｍｍ，８ｍ） 在５ ０ ０ｍ水深包络线以下阴影部 分， 判定５ ０ ０ｍ水深、 ５ ５ ８ ． ８ｍｍ（２ ２英寸） 管径、 水下 管汇长度８ｍ的情况下， 水下管汇可以在线安装。 图６ 裸管能力判断 图７ 水下管汇与管道在线安装能力判断 ７ 结论 结合海洋石油２ ０ １船特性， 通过多参数敏感性 分析对海洋石油２ ０ １船的水下管汇在线安装能力进 行了评估， 形成了多参数能力参照表及包络线。对 于已知设计基础数据， 包括水深、 管道外径和壁厚、 水下管汇长度和湿重的情况下， 可以查阅海洋石油 ２ ０ １船水下管汇在线安装能力包络线， 对水下管汇 的安装方案做出预判， 从而在工程项目初始阶段起 到指导作用。 ６ 石 油 矿 场 机 械 ２ ０ １ ６年５月  ２ ０ １ ６年 第４ ５卷 第５期第７页 石 油 矿 场 机 械 犗 犐 犔 犉 犐 犈 犔 犇 犈 犙 犝 犐 犘犕犈 犖 犜 ２ ０ １ ６，４ ５（５） ７  １ ２ 文章编号 １ ０ ０ １  ３ ４ ８ ２（２ ０ １ ６）０ ５  ０ ０ ０ ７  ０ ６ 立式采油树油管挂安装工具犆形环开口角度分析 易黄高１， 罗晓兰１， 刘亚男１， 程友祥２， 王 懿１， 段梦兰１ （１．中国石油大学（ 北京）海洋油气研究中心， 北京１ ０ ２ ２ ４ ９； ２．重庆前卫海洋石油工程设备有限责任公司， 重庆４ ０ １ １ ２ １） 摘要 油管悬挂器安装工具和油管悬挂器之间依靠Ｃ形锁紧环连接。Ｃ形锁紧环的初始开口角度 影响其强度， 是设计的重要参数之一。针对立式采油树的油管悬挂器安装工具， 在水深为５ ０ ０ｍ， 压力等级为３ ４． ４ ７ＭＰ ａ（ ５０ ０ ０ｐ ｓ ｉ） ， 设计温度为－１ ８～１ ２ １℃的条件下， 计算了Ｃ形锁紧环锁紧所 需的液压驱动力。建立有限元计算模型， 使用Ａ Ｂ ＡＱＵ Ｓ软件分析研究了Ｃ形锁紧环初始开口角 度对其强度的影响。结果表明 初始开口角度在２ ０～３ ０ 为宜，Ｃ形锁紧环的应力较小、 使用寿 命长。 关键词 油管悬挂器； 安装工具； Ｃ形锁紧环 中图分类号Ｔ Ｅ ９ ５ ２ 文献标识码Ａ 犱 狅 犻 １ ０． ３ ９ ６ ９／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １  ３ ４ ８ ２． ２ ０ １ ６． ０ ５． ０ ０ ２ 犚 犲 狊 犲 犪 狉 犮 犺狅 犳 狋 犺 犲犗 狆 犲 狀 犻 狀 犵犃 狀 犵 犾 犲狅 犳犆犜 狔 狆 犲犔 狅 犮 犽 犻 狀 犵犚 犻 狀 犵 犳 狅 狉犜 狌 犫 犻 狀 犵 犎 犪 狀 犵 犲 狉犚 狌 狀 狀 犻 狀 犵犜 狅 狅 犾 狅 犳犞 犲 狉 狋 犻 犮 犪 犾犆 犺 狉 犻 狊 狋 犿 犪 狊犜 狉 犲 犲 Ｙ ＩＨ ｕ ａ ｎ ｇ ｇ ａ ｏ １， Ｌ ＵＯＸ ｉ ａ ｏ ｌ ａ ｎ １， Ｌ Ｉ Ｕ Ｙ ａ ｎ ａ ｎ １， ＣＨＥ ＮＹ ｏ ｕ ｘ ｉ ａ ｎ ｇ ２， ＷＡＮＧＹ ｉ １， ＤＵＡＮ Ｍ ｅ ｎ ｇ ｌ ａ ｎ １ （１．犗 犳 犳 狊 犺 狅 狉 犲犗 犻 犾犪 狀 犱犌 犪 狊犚 犲 狊 犲 犪 狉 犮 犺犆 犲 狀 狋 犲 狉，犆 犺 犻 狀 犪犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 狔狅 犳犘 犲 狋 狉 狅 犾 犲 狌 犿，犅 犲 犻 犼 犻 狀 犵１ ０ ２ ２ ４ ９，犆 犺 犻 狀 犪； ２．犆 犺 狅 狀 犵 狇 犻 狀 犵犙 犻 犪 狀 狑 犲 犻犗 犳 犳 狊 犺 狅 狉 犲犘 犲 狋 狉 狅 犾 犲 狌 犿犈 狀 犵 犻 狀 犲 犲 狉 犻 狀 犵牔 犈 狇 狌 犻 狆 犿 犲 狀 狋犆 狅．，犔 狋 犱．，犆 犺 狅 狀 犵 狇 犻 狀 犵４ ０ １ １ ２ １，犆 犺 犻 狀 犪） 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋Ｔ ｈ ｅ ｔ ｕ ｂ ｉ ｎ ｇｈ ａ 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３年高技术船舶（ 海洋装备） 科研项目（ 工信部联装［２ ０ １ ３］４ １号） 作者简介 易黄高（１ ９ ９ １ ） ， 男， 湖南长沙人， 硕士研究生， 主要从事海洋石油装备的设计研究工作，Ｅ  ｍ ａ ｉ ｌｙ ｈ ｇ ｈ ｎ＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ。