深水海底管道套筒连接器设计与分析

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海洋石油开发中的海底管道安全性分析与设计

海洋石油开发中的海底管道安全性分析与设计海洋石油开发是目前全球能源行业中的重要组成部分，而海底管道作为连接海上生产平台和陆地油气处理设施的交通要道，其安全性显得尤为重要。

本文将对海洋石油开发中海底管道的安全性进行分析，并探讨相应的设计方案。

1. 海底管道的安全性分析海底管道的安全性受到多方面因素的影响，其中包括但不限于以下几个方面：首先，海底管道的材质和设计强度对其安全性起着至关重要的作用。

选择耐海水侵蚀、抗压能力强的材料，并保证管道的设计强度符合实际运行环境的要求，是确保海底管道安全的基础。

其次，海底管道的铺设方式和埋设深度也直接影响其安全性。

铺设方式应考虑到海底地形、水深等因素，避免在安装过程中出现问题；埋设深度应根据地质情况和海洋环境进行合理设计，防止管道遭受外部力的破坏。

再次，海底管道的防腐蚀和监测系统是保证其安全稳定运行的关键。

针对海水中盐分高、氧气含量大的特点，应选用有效的防腐蚀措施，确保管道的表面不受腐蚀影响；同时，建立健全的监测系统，及时发现管道存在的问题并采取措施修复，有助于提高海底管道的安全性。

最后，海洋环境中的海啸、风浪、地震等自然灾害也是影响海底管道安全的重要因素。

在设计阶段就应考虑这些自然灾害可能带来的影响，选择合适的方案进行防护和应急处理，确保海底管道在极端环境下的安全性。

2. 海底管道的设计方案基于上述的海底管道安全性分析，设计方案应考虑以下几个方面：首先，要注重选择合适的材料和技术，确保海底管道具有足够的强度和耐腐蚀性。

可以采用高强度钢材或玻璃钢等材料，并结合先进的防腐蚀技术，延长管道使用寿命。

其次，在管道的铺设和埋设过程中，应根据实际情况选择适当的方式和深度，避免出现问题。

可以采用水下焊接、水下固定等技术，确保管道的牢固连接和稳定埋设。

再次，建立完善的管道监测系统，实时监测管道的运行状况，及时发现异常情况并采取措施处理。

可以采用遥感技术、智能监测设备等手段，提高管道的安全性和可靠性。

深水法兰连接机具的结构设计及水下稳定性分析的开题报告

深水法兰连接机具的结构设计及水下稳定性分析的开题报告一、选题背景及意义深水油气开采是近年来石油工业的重要发展方向，深水管道连接作为油气生产系统中不可或缺的组成部分，其在深水条件下的安全运行与稳定性至关重要。

而深水法兰连接机具作为深水管道连接的重要组成部分之一，对其结构设计及水下稳定性的研究具有重要的现实意义。

二、研究目的本文旨在对深水法兰连接机具的结构设计及水下稳定性进行深入研究，探讨优化设计方案，提高深水法兰连接机具的水下稳定性和可靠性。

三、研究内容本文将着重研究以下内容：1. 深水法兰连接机具的结构分析及设计通过分析深水法兰连接机具的结构特点和作用机理，确定其结构设计要求，并在此基础上进行结构设计方案的拟定和优化。

主要包括机具结构参数的确定、材料选择、机具连接方式的设计等。

2. 深水法兰连接机具的水下稳定性分析对深水法兰连接机具在深水环境下的水下稳定性进行分析，包括机具在不同深度和流速下的稳定性分析和力学特性分析。

通过对机具的水动力和结构力学分析，研究机具在复杂环境下的运动规律，提高机具的稳定性和可靠性。

四、研究方法本文采用实验方法和数值模拟相结合的方法，深入研究深水法兰连接机具的结构设计和水下稳定性分析。

具体方法如下：1. 实验研究通过设计合理的实验方案，对深水法兰连接机具进行实验研究，通过获得实验数据，分析机具在不同环境下的运动规律及水下稳定性等参数。

2. 数值模拟采用CFD数值模拟软件对深水法兰连接机具进行水动力和结构力学分析，研究机具在不同深度和流速下的运动规律和水下稳定性等参数。

五、进度安排本研究计划分为以下几个阶段：1. 文献调研和理论研究（1个月）收集相关文献资料，深入研究深水法兰连接机具的结构设计及水下稳定性等理论知识，掌握现有研究状况和发展趋势。

2. 设计方案拟定和数值模拟（2个月）基于前期的理论研究，确定深水法兰连接机具的结构设计方案，并采用CFD数值模拟软件对机具的水动力和结构力学进行分析。

海洋工程中的海底管道设计与施工

海洋工程中的海底管道设计与施工海洋工程是一门涉及海洋开发利用、海洋资源勘探和保护环境等领域的交叉学科。

而在海洋工程领域中，海底管道设计与施工是非常重要的环节之一。

海底管道可以用于输送海洋石油、天然气、淡水以及其他液体和气体资源。

本文将就海底管道设计与施工进行探讨。

首先，海底管道的设计是非常复杂的。

在设计过程中，需要综合考虑海洋环境、力学特性、材料特性等多个因素。

海洋环境因素包括海底地质、水流、海浪、潮汐等的影响，力学特性则关系到管道的稳定性及承载能力，材料特性则涉及到管道的选材和防腐等问题。

这些因素的综合考虑对于确保海底管道的安全运行非常重要。

其次，海底管道的施工也是具有挑战性的任务。

由于海底环境的特殊性，施工过程中需要采用特殊的设备和工艺。

例如，在河口、海滩等浅水区域，可以使用挖掘机、钢管桩等设备进行施工；而在深海区域，需要运用潜水器、水下机器人等设备进行施工。

施工过程中还要考虑到海洋生态环境的保护，避免对海洋生物造成危害。

此外，海底管道的维护保养也是非常重要的。

由于海洋环境的复杂性，海底管道容易受到海水侵蚀、海洋生物附着等问题的困扰，因此需要定期进行维护保养工作。

维护保养工作主要包括巡检、清洗、修复等，以确保管道的正常运行和使用寿命。

在海洋工程领域中，海底管道的设计与施工是一个涉及多个学科知识的综合性工作。

在设计过程中需要考虑海洋环境、力学特性、材料特性等因素，而施工过程则需要运用特殊设备和工艺，保护海洋生态环境的同时确保工程质量。

而在海底管道的维护保养中，需要定期进行巡检、清洗、修复等工作，以确保管道的正常运行。

通过对海洋工程中海底管道设计与施工的探讨，我们可以看到海底管道作为一项重要的海洋工程技术，在海洋资源的开发与利用中发挥着重要作用。

海洋工程人员不仅需要具备扎实的理论基础和专业知识，还需要具备工程实践经验和应对复杂环境的能力。

只有不断地进行研究和创新，海洋工程才能进一步发展，为人类提供更多的资源和服务。

海底管道结构设计与稳定性分析

海底管道结构设计与稳定性分析随着海洋经济的不断发展和深入，海底管道的重要性不断凸显。

海底管道是指安装在海底的管道系统，主要使用于输送油气、深海采矿等领域。

其结构设计和稳定性分析是海底管道运营的关键，直接影响其安全性和可靠性，具有非常重要的意义。

一、海底管道结构设计海底管道结构设计是海底管道工程中的核心内容，主要包括管道材料选择、管径大小、壁厚、断面形状等各方面。

在设计过程中，需要充分考虑海洋环境因素，如海底地形、流体运动条件等，以保证管道在复杂海洋环境下的持续安全运行。

1.管道材料选择管道材料是影响海底管道结构设计的主要因素之一。

常见的管道材料有钢材、聚氨酯、复合材料等。

其中，钢材是传统的管道材料，具有良好的韧性和抗压性能，但是存在较大的腐蚀和疲劳问题。

聚氨酯材料具有轻质、耐腐蚀、维护简单等优势，但是其耐压性能较差，容易受到外力影响。

复合材料具有优异的力学性能和耐腐蚀特性，但是其制造成本较高，需要进行定制制造，因此使用较少。

2.管径大小管道的直径大小是影响其输送能力的重要因素。

一般来说，管径越大，输送能力也就越大。

但是，海底管道的设计需要根据实际需求和海洋环境因素进行综合考虑，避免管道直径过大或过小，影响其稳定性和经济性。

3.壁厚管道壁厚是影响其抗压性能和耐腐蚀性能的重要因素。

海水中的氯离子、海藻、贝壳等都会对管道产生腐蚀作用，因此需要使用耐腐蚀的材料，并且设置合适的壁厚，以确保管道的使用寿命。

4.断面形状断面形状是影响管道稳定性和流场分布的因素之一。

常见的管道形状有圆形、方形、D形等。

在海底管道结构设计中，需要根据海洋环境的特点和设计要求，选择合适的断面形状，以保证油气输送的安全稳定。

二、海底管道稳定性分析海底管道的稳定性分析是海底管道工程中的重要内容，主要包括静力学和动力学两个方面。

静力学分析主要针对管道自身重力和海水浮力作用下的稳定性问题，动力学分析则是在考虑海浪、洋流等外力作用下的管道动态响应，以保证管道的安全运行。

深水水平套筒式连接器密封件更换工具的结构设计

深水水平套筒式连接器密封件更换工具的结构设计赵三军;段梦兰;刘亚磊;李旭东;林建国;李博【摘要】水下连接器是水下连接系统的重要组成部分,它的主要功能是用于水下井口与管汇的连接,密封件是其核心部件之一.而密封件是易损件,为保证连接器能长期安全工作,必须适时地更换密封件.设计了适用于1 500 m水深的水平套筒式连接器密封件的更换工具,更换动作由密封件的拆卸和上装两步完成.介绍了更换工具的总体结构和工作过程,并使用ABAQUS有限元分析软件对更换工具在工作条件下的主要部件的强度进行了校核,验证了所设计的更换工具是符合要求的.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2014(052)006【总页数】4页(P82-85)【关键词】连接器;密封件;更换工具;有限元分析【作者】赵三军;段梦兰;刘亚磊;李旭东;林建国;李博【作者单位】中国石油大学(北京)海洋油气研究中心北京 102249;中国石油大学(北京)海洋油气研究中心北京 102249;中国石油大学(北京)海洋油气研究中心北京102249;中国石油大学(北京)海洋油气研究中心北京 102249;中国石油大学(北京)海洋油气研究中心北京 102249;中海油研究总院北京100027【正文语种】中文【中图分类】TH122;TE952随着陆上油气资源的枯竭，各国已把目光移向油气资源丰富的海洋。

深水区域的油气资源相对浅水区域更丰富，人类开采的方向也从浅水逐渐转向深水。

随着深水区域油气资源不断被发现，水下生产系统已成为一种重要的深水开发模式［1］。

水下连接器是水下生产系统的重要组成部分，其主要作用是为水下生产设施连接，包括水下采油树与水下管汇的连接、跨接管与水下采油树的连接、PLET（管道终端）与PLEM（终端管汇）的连接等［2-3］。

密封件是连接器的核心部件之一，而密封件又是易损件，为保证连接器能够长期安全地工作，必须适时地更换密封件，因此对密封件更换工具的研究和设计十分重要。

深水海底管道套筒连接器设计与分析_王立权

透镜垫轴向载荷理论差值为流体压力 P 在透镜垫
接触直径 G 内产生的端部总静压力 H：
H = πG2P /4．
（ 8）
由表 1 可得 H 有限元值为 345 336N，理论值为
358 870，相对误差－ 3． 772% ，误差较小且偏小，这
是由于流体压力端部实际作用直径小于透镜垫理论
接触宽度中心直径 G．高颈径向接触载荷比预紧状
随着海洋油气资源开发向深海发展的必然性，水下生产系统成为必须掌握的技术，海底管道是水下生产系统的关键设施之一．水下回接技术是将新
开发的边际和卫星油气田的海底管道接入已建海底设施，使海洋油气开发变得经济有效［1］．水下回接技术主要有焊接和机械连接 2 种方式［2］，机械连接可由 ROV（遥控潜水器）控制 ROT（远程操作工具）安装管道末端连接器，更适于深水作业．
（ 3）
操作状态，内压升起，各接触面相对运动趋势相反，
摩擦力转向．透镜垫接触表面残余压力 mP，m 为 ASME 规范建议垫片系数［11］，P 为设计压力，透镜垫
轴向操作载荷 Hlo：
H1o = 2πGbmpcos（ α + ρ） / cos ρ．
（ 4）
高颈径向操作载荷 Who公式如下：
Who = （ πG2 P /4 + Hlo） tan（ φ － ρ）．（ 5）
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哈尔滨工程大学学报
第 32 卷
本文设计了具有自紧特性，结构简单可靠的套筒连接器系统．
1 套筒连接器系统方案设计
套筒连接器系统如图 1 所示，导向套、控制板、伸缩限位块、对接油路和操作手柄为安装工具，由 ROV 控制；固定板、油缸、连接高颈、套筒、卡爪和透镜垫为套筒连接器．控制板固定在导向套上，控制板上有对接油路和操作手柄，操作手柄由 ROV 控制，实现液压缸和伸缩限位块动作，导向套通过伸缩限位块与固定板联接，固定板与连接高颈固连，液压缸和固定板固连，与套筒铰接，套筒可沿高颈滑动，12 个卡爪环向安装在套筒与高颈之间，可绕连接高颈旋转．

套筒式海底管道连接器力学性能分析

第34卷第6期2018年6月科技通报BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol．34No．6Jun．2018套筒式海底管道连接器力学性能分析陈伟1*，白勇1，熊海超2（1．浙江大学结构工程研究所，杭州310058；2．湖北省电力勘测设计院，武汉430040）摘要：通过SolidWorks 建立了套筒式连接器的三维模型，并将该模型导入ABAQUS 分析了其在外压及内压荷载下的力学性能。

实际工况为工作内为34.5MPa ，工作水深1500m ，本文分析了在该工况下套筒式连接器对中、锁紧机构在执行过程中的应力分布情形，同时分析了卡爪与驱动环之间的自锁情况。

文章同时对连接器在内压荷载及外压荷载下的密封性能进行了重点分析，具体研究了卡爪和密封圈在设定工况下的应力分布并进一步导出其应力云图、位移云图。

通过上述分析可知，该型套筒式连接器选材、设计参数合理，可有效保证连接和密封性能的可靠性，并具有一定的安全冗余度。

关键词：套筒式连接器；管道；透镜密封圈；有限元；受力分析中图分类号：TE973；TE832文献标识码：A文章编号：1001－7119（2018）06－0085－05DOI ：10.13774/j．cnki．kjtb．2018.06.018Mechanical Properties Analysis of Subsea Pipeline Collet ConnectorChen Wei 1*，Bai Yong 1，Xiong Haichao 2（1．Institute of Structural Engineering ，Zhejiang University ，Hangzhou 310058，China ；2．Power China Hubei Electric Engineering Corporation Limited ，Wuhan 430040，China ）Abstract ：A 3dimensional model of pipeline collet connector was established with Solidworks and was introduced into ABAQUS for analysis．The operating pressure is set as 34.5MPa and the preset operating water depth is 1500m．The centering and locking performance were tested under this predefined condition ，the sealing performance of lens ring was emphatically investigated and the stress nephogram and displacement nephogram was derived．Through these analysis it can be confirmed the mentioned collet connector systems are dedicated designed and could meet the desired requirements．Keywords ：collet connector ；pipeline system ；lens ring ；FEM ；mechanical analysis 收稿日期：2017－07－14作者简介：陈伟（1987－），男，湖北咸宁人，博士生，从事海洋石油管道及接头技术研究。

海洋工程中的海底管道设计与施工

海洋工程中的海底管道设计与施工随着人类对能源的需求日益增长，海洋工程已经成为人们解决能源供应问题的重要手段之一。

海底管道作为海洋工程的重要组成部分，其设计与施工的质量关系着整个海洋工程的成功与否。

本文将就海底管道的设计与施工两个方面进行介绍。

一、海底管道设计1、设计要点海底管道的设计需要考虑多方面的因素，如水深、海底地形、海洋气象、海水质量等。

具体来说，有以下几个方面的要点：（1）管径与壁厚管径与壁厚是影响海底管道技术经济指标的主要参数，也是管道工程的关键技术。

其主要考虑的因素有要输送的介质、输送量、输送的距离、输送管道的形式等，同时还要考虑管道的水深与海底地形情况等因素。

（2）材料选择海底管道的材料选择需要考虑多方面的因素，如强度、耐腐性、耐磨性、焊接性、耐温性等。

根据输送的介质不同，材质的选择也不同，如输送石油和液化天然气时，需要选择高强度、耐腐蚀、耐高压的管道材料。

（3）管道布置管道布置是根据管径、水深、海底地形和输送要求等多方面考虑，最终确定管道的方案和路线。

为了保证管道的安全、牢固和长期稳定，需要进行合理的管道支撑和固定。

2、设计方法海底管道的设计方法目前主要有两种，一种是全计算方法，即通过大量的数学模型计算，确定合理的方案；另一种是实验方法，即通过对海底管道进行试验和实际检验，确定其强度和稳定性。

两种方法各有特点，需要根据具体情况选择。

二、海底管道施工1、施工条件海底管道施工需要考虑多种因素，如气象条件、海洋水文条件、海底地形条件、设备条件等。

针对不同条件的影响，需要采取不同的防范措施。

2、施工方法海底管道施工的方法主要有两种，一种是采用陆上钢管的连焊方法，另一种是采用下沉的方法。

前者通常适用于浅水区，后者则适用于深水区。

下沉法施工的过程主要包括：先完成管线铺设和拼装，然后将管道通过浮船等设备运输到指定位置，然后通过局部浸水或负气压吸力，使管道沉入海底。

根据浸水量或负气压的大小，可以实现管道的定位、安装和测量等操作。

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ｆｒｅｗａｔｄｅ．Ｔｅｗｈｌｃｅｆｔｅｃｌｔｃｎｅｔｒｓｓｅｗａｒｐｓｄｏｃｓｓｕｉｄｈｏｅｓｈｍｅｏｈｏｌｏｎｃｏｙｔｍｓｐｏｏｅ．Ｔｅｃｌｔｃｎｅｔｒｗａｅｅｈｏｌｏｎｃｏｓｄ — ｅｓｇｅｓｇｔｅｓｒｃｕｅｏｅｃｌｔｃａｉｎｄｕｉｈｔｔｒｆｔｏｌ，ｌｗ，ｈｂｎｅｓｒｎ，ａｄｔｅｌｎｉｇａｉｌｅｌｓａｈｅｅｙｃｌｎｕｈｅｕ，ａｄｌｎｉｇｎｈｅｓｒｎｘａａｗａｃｉｖｄｂｏ— ｓｌｔａｉｌｐｅｔｈｅｉｇｈｏｇｒｓｕｅｔｓｎｅｄａｒ —ｉｔｎｎ．Ｔｒｕｈｐｅｓｒｅｔｇ，ｈｇ－ｒｓｕｅｓａｉｇｉｌｍｅｔｔｎｏ５ｒｇｉｉｈｐｅｓｒｅｌｍｐｅｎａｉｆａｓｏｈｔｔｅｎｏ６ＭＰｈｗｓｔａｈ
ＷＡＧＬｑａ，ＡｈｏｎＷＡＧＧｎＮｉｕｎＮＳａｊ，Ｎａｇｕ
（ｏｅｅｏｃａｉａａｄＥｅｔｃｌｎｉｅｒｇａｂｎｉｅｒｇＵｉｅｉ，ａｂｎ１００，ｈｎ）ＣｌｇｆｌＭｅｈｎｃｌｎｌｃａＥｇｅｉ，ＨｒｉＥｇｅｎｎｖｒｔＨｒｉ５０１Ｃｉａｉｒｎｎｎｎｉｓｙ
深水海底管道套筒连接器设计与分析
王立权，少军，刚安王
（尔滨工程大学机电３程学院，哈－黑龙江哈尔滨１００）５０１
摘
要：套简连接器用于水下生产系统海底管道末端连接，用远程操作工具遥控安装，采解决了深水高压密封和无潜快
ｃｎｅｔｒｓａＳｓｆｏｎｃｏｅｌｉａｅ．ｔｅｓｒｃｕｅｄｓｇＳｒａｏａｌｈｔｕｔｒｅｉｎｉｅｓｎｂｅ．ａｄｔｅｃｒｅｔｅｓｏｈｎｉｌｍｅｔｍｏｅＳｐｒｖｄｎｈｏｒｃｎｓｆｔｅｆｔｅｅｎｄｌｉｏｅ．ｉｅ
验证了有限元模型的正确性．
关键词：下生产系统；水回接；海底管道；套筒连接器；有限元模型
中图分类号：Ｅ３文献标识码：文章编号：０６７４（０１０一１３０Ｔ９８Ａ１０－３２１）９ｌ０－０６
Ｓｕｙａｓｇｆａｄｅｗａｅｕｓａｐｐｌｅｃｌｔｃｎｅｔｒｔｄｎｄｄｅｉｎｏｅｐｔｒｓｂ－ｅｉｅｉｏｌｏｎｃｏｎｅ
ｔｏｉｎ．Ｔｈｓｐｐｒｅｔｂｌｈｅｔｍａｉａｄｌｏｏｔｃ．Ｃｏｔｃｈｒｃｅｓｉｓｗｅｅｏｔｉｅｈｏｇｏｔｃｉａｅｓａｉｄａｍａｈｅｔｃｌｍｏｅｆｃｎａｔｓｎａｔｃａａｔｒｔｃｒｂａｎｄｔｒｕｈｃｎａｔｉａａｙｉｆａｃｎｅｔｒｍｏｌｂｉｈｅｆｎｔｌｍｅｔｎｈｅａｉｎｈｉｅｗｅｎｔｅｐｅｏｄａｄｇｓｅｘａｎｌｓｓｏｏｎｃｏｄｅｙｕｓｎｇｔｉｅｅｅｎ，ａｄｔｅｒｌｔｏｓｐｂｔｅｈｒｌａｎａｋｔａｉｌｉ
第３第９期２卷
２１年９月０１
哈
尔滨
工
程
大
学
学
报
Ｖ０．２ № ．１３９
Ｓ ห้องสมุดไป่ตู้ ２０１ｅ．１
ＪｕｎｌｏｒｉｎｉｅｒｇＵｎｖｒｉｏｒａｆＨａｂｎＥｇｎｅｎｉｅｓｔｉｙ
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０－０３２１．９０１ｏ：０３６／．ｓ．０７７４．００．０ｓ１
ＡｂｔａｔＡｏｌｔｃｎｅｔｒｗｓｕｅｏｃｎｅｔｐｐｌｅｅｄｎａｓｂｓａｐｏｕｔｎｓｓｍｈｏｇｎｔｌｔｎｓｒｃ：ｃｌｏｎｃｏａｓｄｔｏｎｃｉｅｉｎｓｉｕ－ｅｒｄｃｉｙｔｔｒｕｈｉｓａｌｉｅｎｏｅａｏｏｅｔｌｐｒｔｄｔｏ．Ｔｉｓｌｅｈｒｂｅｏｅｐａｅｉｈｐｅｓｒｅｌａｄｄｖｒｌｓａｔｉｓａｌ— ｆａｒｍｏｅｙｏｅａｅｏ１ｈｓｏｖｄｔｅｐｏｌｍｆａｄｅｗｔｒｈｇ — ｒｓｕｅｓａｎｉｅ —ｅｓｆｓｎｔｌａ
速安装的难题．文建立了接触数学模型，论通过有限元对连接器模型进行接触分析，得到接触特性，研究预紧载荷与垫片轴向载荷的关系．给出了套筒连接器系统整体方案，设计了套筒连接器，采用套筒、卡爪、高颈和透镜垫结构，利用套筒径向预紧实现透镜垫轴向密封．进行打压试验，实现６Ｍａ高压密封，明套筒连接器密封性能安全可靠，构设计合理，５Ｐ表结