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海洋管道的立管设计

海洋管道的立管设计

5.2 立管的设计与受力分析-结构分析
利用有限元进行结构整体分析 交变载荷下涡激振动分析 疲劳分析
5.2 立管的设计与受力分析-疲劳分析
疲劳分析的目的是确保结构有足够的安全性,防止结构在计划 寿命期内疲劳损坏。 当结构的实际板厚超过参考板厚 tref 22mm时修正的S-N曲线:
log N
➢ 软管:一般由橡胶管, 压固层, 铠装层 , 尼龙外 套组成
➢ 快速联轴节:挠性立管与浮式结构上相连的部件 ➢ 水中支撑拱架和浮筒 ➢ 立管底盘:是立管在海底的重力基座,承受立管传
来的载荷并保持在海底的稳定性。
柔性立管内部结构
柔性立管内部结构
柔性立管的铠装层
挠曲形状
自由悬链线 双悬链
挠性立管
第五章 海洋管道的立管设计
5.1 立管的型式与组成 5.2 立管的设计与受力分析 5.3 立管的安装
5.1 立管的型式与组成
立管的型式
上下平台立管型式
上下平台的立管型式
人工岛的立管型式
登陆立管的型式
登陆立管的型式
登陆立管的型式
深水立管系统
挠性立管
挠性立管: 挠性立管系统又叫动力管系统, 有四 部组成
二、海上钢平台的立管安装
1。平台装有预装构件 (J 形安装) 两种方法: 直接牵引安装立管 铺管船辅助安装立管
5.3 立管的安装
➢直接牵引安装立管:正 向牵引和反向牵引; 用J形管安装立管可一次 成型, 不需再将立管与海 底管道连接,即使管道需 接长, 也可以在水面以上 焊接, 焊接质量易于保证。 但用J形管安装立管时, 要求J形管弯头部分弯曲 半径较大, 所以只适用于 较深水域和较小的管径
5.3 立管的安装
2。平台没有预装构件: 采用L形立管安装构件

海洋工程柔性立管发展概况

海洋工程柔性立管发展概况

深水柔性立管一.深水油气田开辟柔性立管概况海洋柔性立管是从海底油气井口到油气集输站(船)的衔接收道,在海洋油气资本开辟中起到症结的感化.因为其耐腐化性强.地形顺应性好.持续长度长.装配便利等优,逐渐代替了传统的海洋钢管.柔性管由金属和聚合物复合而成.比拟钢管,柔性管有易曲折.易铺设.可收受接收.更经济.更合适海洋情形等特色.在边沿油田开辟中采取柔性管道,可以明显下降工程扶植及运营成本.柔性管材在我国海洋立管和边沿油田范畴已经慢慢开端运用,例如流花11-1和陆丰13-1油田.在国际上,柔性管道已经在陆地及浅水.深水和超深水区域得到了普遍的运用,可以实现长距离.超深水.多偏向的输送油气资本.已在深水油气田开辟中大量运用柔性立管来衔接浮式构造与海底临盆系,如今海洋立管约85%为柔性管.但在国内还没有深水柔性立管的设计和临盆技巧.柔性管采取多层复合伙料制造,重要由包管液体密闭性的热塑性聚合物质料层以及螺旋构造围绕纠缠的包管管材强度的扁钢构成.螺旋构造使得柔性管不但能推却高压,还能保持曲折特征,每一层相对自力.但又和其它层互相感化供给须要的构造抗力,使得每一条柔性管都可以达到不合的力学特征.依据制造工艺,柔性管可分为非粘结性柔性管和粘结性柔性管.非粘结性柔性管由几个自力的层构成,层与层之间没有固定的衔接,许可层相对位移,能更好地知足现场运用的特别请求,是以普遍用于海洋立管和海底输油管.粘结性柔性管道制造进程须要硫化,其制造长度受到限制,所以经常运用于较短的工程运用,如沉没管.跨管等.国外学者大多致力于非粘结柔性管的研讨,并慢慢形成柔性管的主流构造情势.跟着海洋油气开辟范畴的不竭加大,海洋柔性管的研发程度也在随之进步,上世纪60年月初海洋柔性管的铺设典范深度为20米,到了80年月铺设深度达到了100~400米,90年月末铺设深度可以达到1000米,而到了21世纪初,铺设水深已能达到1500~3000米的超深水域.如今海洋柔性管的设计.临盆技巧已经成熟,其工艺设计与开辟也不竭向着超深水偏向进行.今朝,我国海上油田用输油输气柔性管道重要依附国外临盆厂家,不但价钱昂贵,并且跟着时光的延伸,柔性管道在运用进程中一旦消失不测,很可贵到实时的修复,即便应急采办,也须要较长时光才干交货,轻微影响油田的开辟效力和效益.海洋石油管材必须走自立研发.制造之路,支撑和包管我国大范围进军海洋石油勘察开辟的需求.二.重要临盆商国外在非粘结性柔性管道的设计.制造及装配方面具有十分明显的优势.今朝,海洋柔性复合管的设计.临盆.装配.保护根本由国外公司垄断,重要包含法国的德西尼布(Technip)团体公司.英国油田办事公司(Wellstream)控股公司和丹麦NKTFlexibles公司.法国的德西尼布(Technip)团体公司是世界上最重要的柔性复合管设计临盆商,约占全球市场的75%,在法国.巴西.马来西亚建有制造基地,可年临盆1060km高规格柔性复合管.,德希尼布已与中海油旗下的海洋石油工程股份有限公司(海油工程)签订一份协定,两边将成立一家非注册的合伙公司在中国水域追求深水海底工程工作机遇.依据协定,两公司将在深圳市成立一家50:50的合伙公司,致力于中国的深水海底脐带缆.立管和流淌管线(SURF)市场.英国油田办事公司(Wellstream)控股公司成立于1983年,并入美国GE公司,今朝,在英国和巴西尼泰罗伊有制造工场.年总临盆才能为570千米.巴西石油在深海运用的软管60%来自此公司.今朝,国外设计的非粘结性管设计最深水深为3000米,能推却最大压力137.94Mpa(20000psi),温度范围为-50摄氏~+150摄氏度.最大直径507.9毫米(20英寸).如今非粘结性柔性管道的成长越来越趋于成熟,运用范围也越来越广,向超深水.超高压.直径更大成长,同时临盆厂家越来越多.市场竞争剧烈,大公司都在致力于下降造价和成本.三.国产柔性管近况我国在海洋柔性管研讨.设计及制造范畴与国际先辈程度仍消失必定差距.固然国内对于柔性管道研讨起步较晚,但在设计制造等范畴成长较快,已有大连理工大学.中国海洋大学等多所院校具有了设计研发才能,少数临盆厂家在多年研发和测验测验性临盆基本上已具备了浅海工程运用的技巧力气.1.河北恒安乐油管有限公司研发的“高压复合柔性管”以其抗腐化.耐高温.承高压.不结垢.便施工的五大优胜性广受业界青睐.重要临盆6寸以下, 外压:4.0MPa(400m水深)*抗拉强度:60吨以上*单根长度:2000m*输送介质:油.气.水均可*最小曲折半径:2m2.山东威海纳川管材有限公司“深海症结技巧与设备”重点专项中“超深水多用处柔性管的研制与示范”项目于获科技部的国度重点研发筹划项目,项目履行年限4.5年,获得1000万元中心财务经费支撑.旨在研制.开辟具有自立常识产权,实现水深3000米以内油气开采全范畴运用的非金属.粘结型的超深水多用处柔性管,并控制其设计.临盆.测试和铺设装配等症结技巧;树立质量尺度,经由过程API认证,实现工程示范.项目标各项课题涵盖了管道的设计剖析.制造.实验检测.铺设装配等多项研讨内容,形成了一整套症结技巧系统.既可作为深水/超深水海洋立管.悬跨管.海底程度管等,又可作为持续油管运用于井下油管.灌水管.修井功课等,采取耐高温材料的柔性管还实用于高温(180 ℃)稠油开采等特别范畴. 该项目研讨范围为内径 2~16inch,设计水深 3000m,运用寿命 30年,运用温度最高可达180℃ .该项目标实行将打破国外多年来的技巧封锁和产品垄断,对尽快转变我国海洋油气资本开辟落伍近况,实现我国海洋油气资本开辟技巧的完整自立化,加强海洋油气开辟国际竞争力,保护国度能源安然具有重要意义.四.海洋柔性管构造海洋柔性管道依据制造工艺可分为粘结柔性管道和非粘结柔性管道.个中非粘结管道层间许可相对位移,可以依据须要加减层,可以或许更好知足用户的特别请求,也可以防止粘结管道的特别工艺及其副感化对情形造成的影响,是以普遍运用于立管和输油管.非粘结性柔性管构造图.图中,1为阻拦外部流体进入柔性管; 2.4 为进步抗拉强度; 3 为削减金属之间的磨损; 6 为推却内压载荷; 7 为阻拦内部流体流出柔性管; 8 为推却外压载荷.一般情形下,非粘结性柔性管由骨架.内管.耐压层.耐磨层.抗拉层以及外包覆层构成,如上图所示.同时可依据运用情形和特别请求对柔性管进行设计,增长或削减相干层,如引进绝热层进行有用的保温处理,知足管道的正常运行.粘结性管道制造进程中,须要进行硫化处理,其制造长度一般受到局限,所以经常运用于管长较短的工程,如沉没管.跨管等.今朝,非粘结柔性管道成为柔性管道的主流构造情势,国外大多致力于这方面的研讨,文中重要对非粘结柔性管道进行剖析.。

海洋立管课程概述

海洋立管课程概述
具。
安装过程
定位与锚定
根据技术要求,对立管进 行精确定位和锚定,确保
其稳定性和安全性。
连接与固定
将立管分段连接,并进 行必要的固定,确保立 管的稳定性和可靠性。
防腐处理
对立管进行防腐处理, 延长其使用寿命。
检测与调试
安装完成后,对立管进 行检测和调试,确保其
性能符合设计要求。
维护与保养
日常检查
定期对立管进行检查,发现异 常及时处理。
监督,确保项目的安全和可靠性。同时,应建立完善的事故应对机制,
及时处理和解决问题。
05 未来海洋立管发展趋势
高强度材料的应用
高强度材料如碳纤维增强塑料(CFRP)和玻璃纤维增强塑料 (GFRP)等,具有轻质、高强、耐腐蚀等特点,能够有效减轻 立管重量,提高其承载能力和使用寿命。
高强度材料的研发和应用将进一步推动海洋立管技术的进步 ,降低建设和维护成本,为深海油气资源的开发提供更可靠 的支撑。
海洋立管制造工艺
焊接工艺
01
焊接是制造海洋立管的关键工艺之一,要求焊接质量高、强度
高、气密性好。
热处理工艺
02
热处理工艺可以提高海洋立管的机械性能和耐腐蚀性能。
无损检测
03
无损检测是确保海洋立管质量的重要手段,可以通过超声波检
测、射线检测等方法检测立管内部和表面的缺陷。
海洋立管标准与规范
1 2
API标准
海洋立管课程概述
目录
• 海洋立管简介 • 海洋立管基础知识 • 海洋立管安装与维护 • 海洋立管案例分析 • 未来海洋立管发展趋势 • 结论与建议
01 海洋立管简介
定义与功能
定义
海洋立管是用于连接海底井口和 海面设施的管道系统,通常由钢 制材料制成,用于输送石油、天 然气等流体。

海洋立管课程概述课件 PPT

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➢ 这两个立管得规范从原理上就是 不仅相同,
➢ 美国石油协会得RP 2RD 就是基 于许用应力方法,
➢ 而挪威船级社得OS F201 就是 基于可靠性分析得荷载抗力系数 法(LRFD)。
➢ 一般说来, API 得立管规范要 比挪威船级社得立管规范相对 保守一些。
➢ 由于美国石油协会得规范出台 比较早, 因而应用得也比较广 泛。
安装设备概述
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管得工程设计 五、立管得海上安装 六、涡激振动
什么就是涡激振动(VIV)?
立管涡激振动就是导致立管疲劳破坏得 主要原因
➢ 不同雷诺数条 件下得涡放图
➢ 非洲西北部佛得角群岛附近天空出现得冯·卡门涡街。 ➢ 这种云漩涡在风穿过佛得角群岛时形成。
成本
抗侵蚀能力
重力要求
焊接性能
3、强度分析
所有依据极限状态用公式表达得相关失效公式 都应在管道与立管设计中考虑。极限状态得分 类如下: 工作极限状态(SLS) 最大极限状态(ULS) 疲劳极限状态(FLS) 意外极限状态(ALS)
➢ 工作极限状态(SLS):如果超越就会导致管道 不能正常运行得状态。
Flex 3D : MCS International (Ireland) Orcaflex : Orcina Ltd、 (UK)
SHEAR7 : MIT (USA)
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管得工程设计 五、立管得海上安装 六、涡激振动
4、1设计得目标
最常用得海上安装方法包括: J 型铺设 S 型铺设 卷筒铺设 拖曳
J 型铺设
➢ 焊接在浮式装置上进行,但由于在 一个场所进行,速度慢。

海洋工程管道

海洋工程管道

第一章1.海带管道系统包括哪些内容?用于输送油气的管道系统工程设施的所有组成部分,包括海洋管道、立管、水面上的栈桥管道、支撑构件、管道附件、防腐系统、加重层及稳定系统、泄漏监测系统、报警系统、应急关闭系统和与其相关的全部海底装置。

2.确定海底管道线路的原则是什么?1)要满足生产工艺和总体规划的要求;2)使线路和起点至终点的距离最短最合理;3)线路力求平直,尽量避免深沟、礁石区、活动断层、软弱滑动土层和严重冲刷或淤积。

4)尽量避开繁忙航道、水产捕捞和船舶抛锚区。

5)长输管道与海底障碍物的水平距离不小于500m,距其它管道或电缆不小于30m,交叉时垂直距离不小于30cm。

6)管道的登陆点极为重要,它与岸坡地质地貌、风浪袭击方位、陆地占地面积和施工条件等因素有关。

3.海洋管道工程设计的主要内容。

1)论证并确定管道设计基础数据和线路和选择。

2)管道工艺设计计算。

选择管径与附属材料,考虑压降和温降。

3)管道的稳定性设计。

4)立管设计。

立管和膨胀弯管的结构形式、布置、保护结构和连接方式,立管系统的整体与局部强度计算,安装方法与施工中的强度分析。

5)管道的施工设计。

设计管道的加工、焊接、开沟、铺设、管段的连接和就位、埋置等。

6)管道的防腐设计。

4.相关术语。

1)海底(洋)管道(submarine pipeline ):最大潮汐期间,全部或部分位于水面以下的管道。

2)立管(riser):连接海洋管道与平台生产设备之间的管段(包括底部的膨胀弯管)。

3)管道附件(accessories):与管道或立管组装成一个整体系统和零部件,如弯头、法兰、三通、阀门和固定卡等。

4)海洋管道系统:用于输送油气的管道系统工程设施的所有组成部分,包括海洋管道、立管、水面上的栈桥管道、支撑构件、管道附件、防腐系统、加重层及稳定系统、泄漏监测系统、报警系统、应急关闭系统等。

5)一区:距生产平台500m以外的海床地段6)二区:距生产平台500m以内的海床地段7)设计高/低水位:历史累积频率1%/98%的潮位(或高潮累积频率10%/低潮累积频率90% )8)校核高/低水位:重现期为50年一遇的高/低潮位。

海洋管道介绍

海洋管道介绍

• 封闭式集束管 将多根输油管、输气管、注水管、加热管和电 缆等汇集在一根大口径的运送管(承载管)内,形 成保护。 优点:有效避免输油管的泄露,减轻对海域的污染。 缺点:工艺复杂,需要综合考虑油气田的产能和集 输要求。
• 海底集束管道设计要点
1)海底集束管道输油设计 2)海底集束管道整体结构设计 3)保温和加热设计 4)垫块设计 5)隔舱壁设计 6)拖头设计 7)脐带缆设计 8)海底集束管道跨越设计
• 国外海底集束管道的应用现状
国际上应用最多的是北海、墨西哥湾和西非海域。 目前世界上最大尺度的集束管道是在2000年设计安装的。外套管外径达到127mm,总长度 达到14km。
1998年挪威设计、铺设的一个集束管系统
工作不到位之处敬请指点!
在内外管之间填充绝热材料,而有些新型的管中管结构会在内管与绝热材料之间 设置主动加热线,以满足内管油气资源能够保持良好的流动性; 内外管之间一定距离间安装扶正器。
• 深水PIP管道的关键技术
1、保温材料选择
深水:保温性能要求高、材料厚度大,多选气凝胶;
浅水:聚氨酯泡沫,减小成本; 2、热膨胀设计 约束条件下由于温度与压力作用,PIP易发生膨胀屈曲,其分析需要综合考虑内外管与 管土的相
已铺设总长(2000)
二、海底管道的特点
优点:
可以连续输送,受环境制约小,输油效率高,运油能力大;
海洋管道铺设工期短,投产快,管理方便,操作费用成本低。
缺点:
由于处于海底,检查与维修困难; 受潮流的影响较大,对于处于潮差或波浪碎带的管段(立 管),可能遭受海中漂浮物和船舶撞击或抛锚遭受破坏。
单壁管
单壁管一般都为用于长距离输送的单层保温钢管。 海洋管道的钢管一般为以下三种: 无缝钢管(S)、电阻焊直缝钢管(ERW)、直缝焊接钢管(UOE) 对于所用钢材的物理、化学等特性,都有规范参考,目前API为的管道材料规范被

海洋立管概述

海洋立管概述

一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动

立管的分析可以分为静力和动力分析。 静力分析:使用ABAQUS 等软件进行的管道模型静 力分析利用大位移效应、材料非线性、边界非线性来 处理非线性问题,如连接、滑动和摩擦(管道/海床相 互作用)。
2、材料选择 立管最常用的材料是从碳钢(如美国石油协会 -5L 规格,等级X52-X70 和更高)到特种钢 (也就是合金钢,如13%铬)的钢材。下列因 素决定了材料的选择: 成本 抗侵蚀能力 重力要求 焊接性能
3、强度分析
所有依据极限状态用公式表达的相关失效公式 都应在管道和立管设计中考虑。极限状态的分 类如下: 工作极限状态(SLS) 最大极限状态(ULS) 疲劳极限状态(FLS) 意外极限状态(ALS)
深海工程中的立管系统研究
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动
什么是深海?
适合于不同水深的平台形式
适合于深水的平台
FPSO
什么是立管? 深海立管与浅水立管的区别?

作为深海油气田开发系统结构的重要组成部分, 海洋立管以其全新的形式、动态的特性、以及高 技术含量变得格外引人注目。

2、初步设计 该阶段的主要任务是进行材料选 择和确定壁厚;确定生产管线和 立管的尺寸;执行设计标准检查; 准备MTO 和授权应用。基本方案 需要在这个阶段定稿,也称作 “定义阶段”。

3、详细设计 该阶段的所有设计工作需要 足够详细以进行采购和制造。 而且,工程过程、说明书、 准备MTO、测试、勘测和 制图需要全面开展。这个阶 段也称作工程“执行阶段”。

海洋工程管道

海洋工程管道

海洋工程管道第一章1.海带管道系统包括哪些内容?用于输送油气的管道系统工程设施的所有组成部分,包括海洋管道、立管、水面上的栈桥管道、支撑构件、管道附件、防腐系统、加重层及稳定系统、泄漏监测系统、报警系统、应急关闭系统和与其相关的全部海底装置。

2.确定海底管道线路的原则是什么?1)要满足生产工艺和总体规划的要求;2)使线路和起点至终点的距离最短最合理;3)线路力求平直,尽量避免深沟、礁石区、活动断层、软弱滑动土层和严重冲刷或淤积。

4)尽量避开繁忙航道、水产捕捞和船舶抛锚区。

5)长输管道与海底障碍物的水平距离不小于500m,距其它管道或电缆不小于30m,交叉时垂直距离不小于30cm。

6)管道的登陆点极为重要,它与岸坡地质地貌、风浪袭击方位、陆地占地面积和施工条件等因素有关。

3.海洋管道工程设计的主要内容。

1)论证并确定管道设计基础数据和线路和选择。

2)管道工艺设计计算。

选择管径与附属材料,考虑压降和温降。

3)管道的稳定性设计。

4)立管设计。

立管和膨胀弯管的结构形式、布置、保护结构和连接方式,立管系统的整体与局部强度计算,安装方法与施工中的强度分析。

5)管道的施工设计。

设计管道的加工、焊接、开沟、铺设、管段的连接和就位、埋置等。

6)管道的防腐设计。

4.相关术语。

1)海底(洋)管道(submarine pipeline ):最大潮汐期间,全部或部分位于水面以下的管道。

2)立管(riser):连接海洋管道与平台生产设备之间的管段(包括底部的膨胀弯管)。

3)管道附件(accessories):与管道或立管组装成一个整体系统和零部件,如弯头、法兰、三通、阀门和固定卡等。

4)海洋管道系统:用于输送油气的管道系统工程设施的所有组成部分,包括海洋管道、立管、水面上的栈桥管道、支撑构件、管道附件、防腐系统、加重层及稳定系统、泄漏监测系统、报警系统、应急关闭系统等。

5)一区:距生产平台500m以外的海床地段6)二区:距生产平台500m以内的海床地段7)设计高/低水位:历史累积频率1%/98%的潮位(或高潮累积频率10%/低潮累积频率90% )8)校核高/低水位:重现期为50年一遇的高/低潮位。

3-3海洋工程结构

3-3海洋工程结构

5
6
俄罗斯ZAO公司铝合金隔水管
俄罗斯ZAO公司采用铝合金(主要成分为Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu)作为隔水管材料,在 满足强度要求的条件下,铝合金隔水管比钢制隔水管更轻,在平台承载能力不变的情况下, 能够在更大水深的海域钻井。但是,ZAO公司隔水管采用的是法兰连接,下隔水管时效低, 不能有效提高钻井效率。
joint is equipped with syntactic foam buoyancy modules to reduce the weight in water.
12
Riser
Low-pressure Drilling Riser
peripheral
lines: 1)kill and choke lines, used to communicate with the well and circulate fluid in the event of a gas kick for which the seafloor blowout preventer(BOP) has to be closed;
The
Each
18
flexible risers
Changes
in lateral offset of the platform tended to induce large variations in pipe tension, and large changes in position of the touchdown point(TDP) at the seabed. reduce those effects,a number of architectures were developed for the section close to the seabed.

海底管道工程讲座课件

海底管道工程讲座课件
海底管道工程是在海洋环境中进行的,面临着复杂的海洋环境和地质条件,如海流、潮汐、波浪、海底地形和地 质构造等。这使得海底管道工程具有高风险、高投入和高技术难度等特点。在施工过程中,需要解决诸多难题, 如管道设计、材料选择、防腐处理、管道铺设和回填等。
海底管道工程的历史与发展
总结词
海底管道工程经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展历程,未来将向更长距离、更 大直径和更深水域发展。
资源利用
合理利用资源,减少浪费,采用可再 生和可回收材料,促进资源的可持续 利用。
社会参与
加强与当地社区和相关利益方的沟通 与合作,促进社会参与和共建,实现 管道工程的可持续发展。
06 海底管道工程案例分析
国内某海底管道工程案例
工程规模
全长100公里,直径40英寸, 投资额达5亿人民币。
施工难点
海底地形复杂,水深流急,需 要克服地震、台风等自然灾害 影响。
案例名称
中国南海某海底输油管道工程
建设背景
为满足南海地区石油开发和运 输需求,提高国家能源安全保 障能力。
解决方案
采用先进的地质勘测技术、深 海施工装备和环保材料,确保 工程质量和安全。
国际某海底管道工程案例
案例名称
中东某国海底输气管道工程
规划阶段
明确工程目标
在规划阶段,首先要明确海底 管道工程的目标,包括输送介
质、输送量、输送距离等。
现场勘察
对海底地形、地质、水深、流 速、潮汐等条件进行详细勘察 ,以便了解工程环境,评估施 工难度。
路由设计
根据勘察结果,设计合理的海 底管道路由,避开不良地质区 域和障碍物。
工程经济评估
对工程投资、施工周期、经济 效益等进行初步评估,确保工

海洋立管课程概述

海洋立管课程概述

海洋立管的设计和 制造需要考虑到各 种复杂的环境因素 ,如水深、海流、 波浪、冰层等
海洋立管分类
按材料分类:碳钢、不锈钢、铜镍合金等 按功能分类:排放立管、泥浆立管、电缆立管等 按连接方式分类:法兰连接、焊接连接、承插连接等 按用途分类:深海立管、浅海立管等
海洋立管材料
钢管:强度高,耐腐蚀,但重量较 大
维护保养
定期检查:确 保立管系统的
正常运行
清洁保养:保 持立管的清洁
和防腐蚀
维修更换:及 时修复损坏的
立管部件
培训与资质: 确保维护人员 具备专业知识
和技能
常见问题及解决方案
安装过程中出现 的问题:立管安 装不牢固、连接 处漏水等
维护过程中出现 的问题:立管腐 蚀、管道堵塞等
解决方案:加强安 装前的检查工作, 选择合适的防腐材 料,定期进行管道 清洗等
设计流程
确定设计参数: 根据海洋环境、 管道性能要求等 确定设计参数, 如管道直径、壁 厚、材料等。
建立数学模型: 根据设计参数建 立数学模型,进 行力学分析、流 体力学分析等。
优化设计:根据 分析结果,对设 计进行优化,提 高管道性能、降 低成本等。
审核与验证:对 设计进行审核与 验证,确保设计 符合规范要求, 并进行必要的修 改和完善。
钛管:强度高,耐腐蚀,重量轻, 但价格昂贵
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
玻璃钢管:轻便,耐腐蚀,但强度 较低
塑料管:轻便,价格低廉,但耐腐 蚀性较差
海洋立管应用场景
海洋石油和天然气开 采
海洋观测和探测
海洋工程设施
海洋科学研究
海洋立管设计原理
第三章
设计原则

Chapter 5 海洋管道的安装与施工

Chapter 5  海洋管道的安装与施工
1.平台装有预装构件
5.1.2海上钢平台的立管安装
1.平台装有预装构件
(1)直接牵引法 正向牵引:从海洋平台把牵 引钢缆通过J形管将海底管道 硬拉过J形管。 反向牵引:从海底管道与立 管连接处进行
(2)铺管船辅助安装法 由潜水员将通过J形管的钢缆系在离平台100多米处的铺 管船拖管架的拖管头上,然后从平台上牵引,铺管船逐渐 放松管子,可将管道拉过J形管而成立管。 在铺管船安装完立管后,以此为铺管的始端,继续进行 铺管。立管直径不宜大于500mm.
2.平台没有预装构件
浅水立管的安装: 先将管道吊出海面, 与立管弯头对焊成一体, 呈L形。 焊形在驳船上进行, 用专门的管卡和定位对 中装置,以确保对口的 焊接质量。 对对焊接头加工完毕, 把连成一体的L形立管吊 起徐徐放入海底,并用 管子卡将立管固定在平 台腿柱或弦杆上。
2.平台没有预装构件
42
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5.2.3 围堰法铺设管道及立管
围堰法铺设
通过围堰铺设管道时,不受波浪海流等环境荷载影响, 施工过程简便。 但围堰修建时施工难度较大,费用很高,工程量大, 工期长。
5.2.4 安装设备概述及安装实例 安装设备概述
5.2.4 安装设备概述及安装实例
安装实例-拖曳方法
某拖曳安装工程:2000 年在北海挪威海域实施的一个集束 立管系统工程。对于其它采用拖曳方法安装的管道和立管都 是完全适用的。 集束立管系统在工厂制 造和测试,使用了20 个扁 平封装排列装配,包括均 匀分布在全部立管长度上 的浮箱。
5.2.2 铺管船法铺设管道及立管
铺管船铺设法
普通船型式铺管船吃水深度相对较深,适合需要承载 较重设备或高起吊力时使用。 半潜式铺管船通常是非自航式,但也可采用动力定位 系统。半潜式铺管船船型巨大,作业线多设置在船的中 央,其最大的特点就是稳定性强,可以在比较恶劣的环 境中以及深海海域施工作业。

10第五章海洋管道的立管设计01

10第五章海洋管道的立管设计01
外立管
应做防环境荷载设计
内立管
可避开外环境荷载的作用 和影响
中国海洋大学 中国海洋大学 海工系张兆德
4
立管形式
重力式平台内 立管
将海洋管道拖拉进海 上平台预留的腿柱内
上岛立管
在离岛一定距离设置 立管的防护架,立管 通过防护架上岛
5
5.1.1B 登陆立管的形式
锚杆锚固的登陆立管
对于海床稳定,坡度平缓的 岸滩,登陆管段可直接顺岸 坡铺设.由于管段受波,流 的作用,为使管段稳定,可 以埋设或用锚碇或锚杆将管 段锚固.
5.3.3浅海登陆上岛立管的安装
1.浅海登陆上岛立管的安装
对大多数非岩基的平缓岸滩,多采用挖沟埋放办法用绞 车牵引管道,使其海底拖入管沟. 当岸滩为基岩或砾石时,可采用爆破法施工,之后用底拖法将牵引 管段牵引入沟,牵引定位,然后用压块,锚杆或用护管堤等措施稳定 立管.
41
2.人工岛立管的现场安装 一般人工岛是堆砌或用回填土形成的,在建岛时预留装 立管的通道,这可按内立管的安装方法进行安装,当岛心 回填土已经固结时,可从岛上钻定向井缜密控制钻头出土 点使之与海底管道连接点相交,定向钻的钻井孔将成为牵 引立管上岛的通道.为防止井孔坍塌堵塞,在井筒内的冲 洗管出土后,就可抽回钻杆,在冲洗管出土端接上扩孔器 及要上岛的立管,回拖冲洗管而将立管拖引至岛上.也可 在钻内的井孔内先下套管并固井,作为上岛立管的保护套 管,现装立管可能破坏岛体的完整性.
12
5.1.1G深水立管结构型式示例
13
示例一,墨西哥湾Horn Mountain-TTR
水深:1653m 立管:14个TTR,2个SCR
14
示例二,墨西哥湾Na Kika-SCR
水深:

第三章-海底管道课件

第三章-海底管道课件

– 二阶波
– 三阶波
– 四阶波
– 五阶波
(用来描述大振幅 的振荡波的性质)
• 椭圆余弦波
(用来描述长的、有 限振幅的波在浅水 中的传播)
• 线性波
(用来描述小振幅的
振荡波的性质)
.
海流
• 海流, 是指由不同原因所产生的各种类型的海水合 成流动。
• 海流是一综合流, 近岸海流一般以潮流和风海流为 主。在某些位置和某种情况下, 其它类型的海流也 可能相当显著, 如由于波浪破碎产生的顺岸流和离 岸流等。
和摩擦力; • 海底管道的稳定性措施: 配重、稳定压块、埋设和
机械锚固。
.
2.保持海底管道的稳定性的措施
• 稳定性设计
• 增加管道配重
• 加大钢管的壁厚——不经济
• 加重混凝土涂层的重量——增大浮力
• 稳定压块
• 埋设——尽可能埋置于海底面以下
• 机械锚固 ——遇有岩礁或坚硬土层, 可利

.
稳定压块的设计与计算
当稳定压块在管道上连续盖压时, 它的重量 (单位长管道上的压块水下重量)可为
• 过渡区段: 在此区段内波浪由深水波向浅水波过 渡,深水的三向波在海底水深等因素的影响下向 两向波过渡,有时波浪出现破碎。
• 浅水区段: 在这区段内波浪在水深、地形的影响 下变化剧烈,波浪向岸边推进时,出现多次破波, 而达到最终破碎,并在岸坡附近形成上爬的击岸 水流。
.
波浪理论的选择
• 斯托克斯波
.
动态法
基本原理: 波浪作为周期性动力荷载作用在管道上。 管道在波浪荷载的作用下,在海床上发生往复运动。 基本步骤: (1)根据给定的波浪条件模拟出波浪谱; (2)用波浪谱计算出力谱; (3)用力谱结合土壤类型计算出管道的动力响应。 缺点: 沿管道路由取得足够精确的环境和工程地质数据 极为困难,有时甚至是不可能的。——半动态法 将动态分析中次要的因素忽略 目前,国际上流行2种方法:一种是以DnVRPE305为基 础的分析方法;另一种是按.照美国天然气协会开发的稳

海底管道工程01概论PPT课件

海底管道工程01概论PPT课件
6 管道的防腐设计。
25
中国海洋大学 海工系张兆德
1.4.1 海底管线的设计步骤
1调查现场水下地貌; 2确定海域的波浪气候; 3按照相应的波浪理论,估算海底流速; 4取得有关潮流数据; 5取得回填的沉积物资料; 6确定有没有因波浪和潮流而产生的沉积物迁移
现象; 7考虑在暴风雨作用下,管线周围土壤是否液化; 8确定管线埋深,选定回填材料及回填高度; 9石块压覆或锚固管线,可以减少管线的埋深。
2004级船舶与 海洋工程专业
海底管道工程
海洋工程系
1
海底管道工程
课程概况
本课程为船舶与海洋工程专业学生的必修 课程。主要任务是使同学们了解海底管线 的环境影响因素与管线的设计原理。其目 标是使学生们具有从事海洋工程设计、施 工和管理等工作的专业知识,并为深入学 习和研究打下良好基础。
学时34,学分2 考试形式:笔试,闭卷
14 外压与设计外压:管道外部的压力为外压。设 计外压是指管道任一点最大外压力与最小内压力 之差。
15 试验压力 施工完成后或适当运行后,施加于 管道、容器和各种部件上的规定的压力。
16 强度试验压力 为进行强度检验施加的数值大 于试验压力、而且持续时间短的压力。
24
第1章 概论
1.4 海底管道的设计内容
18
1.2.3 确定海底管道线路的原则
1.要满足生产工艺和总体规划的要求; 2.使线路和起点至终点的距离最短最合理; 3.线路力求平直,尽量避免深沟、礁石区、活动
断层、软弱滑动土层和严重冲刷或淤积。
4.尽量避开繁忙航道、水产捕捞和船舶抛锚区。 5.长输管道与海底障碍物的水平距离不小于
500m,距其它管道或电缆不小于30m,交叉时垂 直距离不小于30cm。 6.管道的登陆点极为重要,它与岸坡地质地貌、 风浪袭击方位、陆地占地面积和施工条件等因素 有关。

海洋隔水管基本介绍(ppt 67页)

海洋隔水管基本介绍(ppt 67页)

深 度
-4

千 -6

) -8
- 10



陆 架大



大洋盆地






12 海洋隔水管
SPE38544
12 海洋隔水管
12 海洋隔水管
12 海洋隔水管
12 海洋隔水管
海洋生产设备
12 海洋隔水管
海洋平均深度: 3759m 马里亚纳海沟:11034m 中国东海最深: 2719m
1999年3月中国已在东太平洋拥 有7.5万km2矿区商业开采权。 水深:4800-5300m 平均流速:0.4-0.6m/s,最大流 速:1.7m/s 海底水温:1.5℃
12 海洋隔水管
3 深水隔水管
深水隔水管主要研究内容
3 起下钻过程中隔水管的安全分析 在隔水管出现弯曲时,起下钻或下套管过程中,内部工
具及管柱给隔水管施加影响,使隔水管变形增加,引起失效。 如果下套管及钻柱受阻,内部管柱弯曲失稳,将对隔水管及 海底井口施加侧向力,使隔水管变形过量,并挤压防喷器组, 还会造成钻柱或套管被挤毁事故。
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
导管架平台吊装
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
混凝土平台
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
自升式平台
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
自升式平台钻导管架平台井
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
张力腿平台(TLP)
12 海洋隔水管
1 泥线以上结构
半潜式平台
12 海洋隔水管
4 隔水管安全性综合分析 针对隔水管端部转角、弯曲应力、动态惯性力、与内部

海底管道铺设介绍PPT文档40页

海底管道铺设介绍PPT文档40页
海底管道铺设介绍
11、获得的成功越大,就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因, 节制使 人枯萎 。 12、不问收获,只问耕耘。如同种树 ,先有 根茎, 再有枝 叶,尔 后花实 ,好好 劳动, 不要想 太多, 那样只 会使人 胆孝懒 惰,因 为不实 践,甚 至不接 触社会 ,难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕,不悔(虽然只有四个字,但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己, 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体, 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米,如 果他不 曾希望 它长成 种籽; 单身汉 不会娶 妻,如 果他不 曾希望 有小孩 ;商人 或手艺 人不会 工作, 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。

29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇

30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢!
40

26、要使整个人生都过得舒适、愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭

27、只有把抱怨环境的心情,化为上进的力量,才是成功的保证ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ——罗曼·罗兰

28、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。——孔子

海底管道及立管系统

海底管道及立管系统
不管海洋油田开发采用何种浮式方案,都需要使用管道/生产管线和立管,它们是海洋基础 结构的关键组成部分。管道和立管是深水开发比较复杂的方面,如图 1 所示。
图 1: 深海浮式结构及立管系统
首先,本章节以实际海洋油田应用为重点描述了深海管道和立管的基本概念,特别关 注了它们在中国海域应用的潜力。深海管道和立管的更详细的讨论在三个单独的关于 工业设计标准选择、工程解决方案、海上安装的章节中论述。对不同的管道和立管概 念进行了对比并指出了它们的优缺点。给出了不同的例子来描述大致的概念。
美国石油协会 RP 2RD (1998): “Design of Risers for Floating Production Systems and Tension Leg Platforms”, First Edition
挪威船级社 OS F201 (2001): “Dynamic Risers”
下图是美国墨西哥湾的一个深海油田布置图, 该油田采用了顶部预张力立管(TTR)和 钢悬链立管(SCR)作为海洋立管。
图 9: 墨西哥湾 BN 油田开发布置图 下图是西非的一个深海油田布置图, 其平台采用了立拄式和浮式生产储油轮相结合的 形式。该油田采用了顶部预张力立管(TTR),钢悬链立管(SCR)和塔式立管的组合作为海 洋立管系统。
图 5: 顶部预张力立管
图 6: 钢悬链立管 图 7:柔性立管
图 8: 塔式立管
和浅水油气开发相比, 海洋立管作为连接水上浮式及水下生产系统的唯一关键结构, 其在深水中的应用更加具有独特的挑战性, 要求更强烈的创新。这一点从比较海洋立 管在浅水与深水中的概念上的不同就可以看出来。浅水的立管都是钢管固定在平台的 桩腿上的, 而深水中的立管却有着各式各样的变化, 以适用于不同的开发需要,
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35
➢ 这两个立管的规范从原理上是不 仅相同,
➢ 美国石油协会的RP 2RD 是基于 许用应力方法,
➢ 而挪威船级社的OS F201 是基 于可靠性分析的荷载抗力系数法 (LRFD)。
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36
➢ 一般说来, API 的立管规范要 比挪威船级社的立管规范相对 保守一些。
➢ 由于美国石油协会的规范出台 比较早, 因而应用的也比较广 泛。
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13
➢ 这一点从比较海洋立管在浅水与深水中的概念上 的不同就可以看出来。
➢ 浅水的立管都是钢管固定在 平台的桩腿上的,
➢ 而深水中的立管却有着各式 各样的变化, 以适用于不同 的开发需要。
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14
所以,深水海洋立管是深水工程技术 的核心,
还因为:
➢ 深水的挑战需要新颖的海洋立管概念;
➢ 浅水立管技术完全不适应于深水;
➢ 早期立管的主要结构是钢铁生产管 线的简单延伸,通常在导管架腿柱 上夹紧。
➢ 早期的立管设计以使用不同安全系 数的独立的管道标准为基础。
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33
➢ 深水开发需要新方案和新技术 来处理在浅水开发中遇不到的 挑战。为了解决深水立管技术 也需要一个新型的工业立管设 计标准。
➢ 第一个立管设计标准是美国石 油协会RP 2RD,然后是挪威船 级社OS F201。
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30
➢ 下图是西非的AKPO 深海油田立体图, 其平台为浮式生产储油轮的形 式。该油田全部采用了钢悬链立管(SCR)组合作为海洋立管系统。
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31
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动
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32
➢ 尽管立管已经存在很多年了,但它 只是在近些年来随着深水技术的发 展而产生了巨大的进步。
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39
➢ 对于立管系统,静力分 析确定了整体结构如顶 端悬挂角度、总悬挂长 度、着陆点(TDP)。 这些可以通过使用 ABAQUS 或前面所述的 专用立管软件来完成。
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40
➢ 对于立管系统,由于浮式装置的运动、动力环境条件 (风、浪、流)动力影响始终存在。
➢ 动力分析:动力分析通常研究管道或立管系统的非线 性动力响应。
➢ 动力分析应该在动力影响存在的情形下进行,如渔船 拖网板与管道相撞、管道热膨胀、地震对管道影响。
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41
立管的FEA 模型中应该特别注意下列非线性特性:
➢ 材料非线性 ➢ 几何非线性 ➢ 边界非线性(摩擦、
滑动、管道土壤相 互作用等)
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42
下面列出的是用于立管分析的已高度商业化和 知名的工业软件: ➢ Riflex : Norwegian Marine Technology Center (Marintek)
➢ 另外一个原因就是墨西哥湾是 深海开发的先锋, API 的规范 也就自然采用的比较广泛。
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37
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动
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38
➢ 立管的分析可以分为静力和动力分析。
➢ 静力分析:使用ABAQUS 等软件进行的管道模型静 力分析利用大位移效应、材料非线性、边界非线性来 处理非线性问题,如连接、滑动和摩擦(管道/海床相 互作用)。
➢ Flexcom 3D : MCS International (Ireland)
➢ Orcaflex : Orcina Ltd. (UK)
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25
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26
➢ 钻井立管 ➢ (Drilling Riser)
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27
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28
➢ 下图是美国墨西哥湾的一个深海油田布置图, 该油田采用了顶部预张力 立管(TTR)和钢悬链立管(SCR)作为海洋立管。
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29
➢ 下图是西非的一个深海油田布置图, 其平台采用了立拄式和浮式生产储 油轮相结合的形式。该油田采用了顶部预张力立管(TTR),钢悬链立管 (SCR)和塔式立管的组合作为海洋立管系统。
深海工程中的立管系统研究
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1
一、概述 二、立管设计规范及标准 三、立管设计分析工具 四、立管的工程设计 五、立管的海上安装 六、涡激振动
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2
什么是深海?
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3
适合于不同水深的平台形式
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4
适合于深水的平台
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5
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6
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7
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8
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9
FPSO
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10
什么是立管? 深海立管与浅水立管的区别?
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11
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17
➢ 顶部预张力立管 ➢ (Top Tension Riser)
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18
TTR立管适用的平台
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19
➢ 钢悬链立管 ➢ (Steel Catenary
Riser)
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20
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21
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22
➢ 柔性立管 ➢ (Flexible Riser)
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23
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24
➢ 塔式立管 ➢ (Hybrid Tower Riser)
➢ 深水立管的特性及其响应无法在实验室的环境下 模拟。
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16
目前深水立管并没有统一的分类,但根据其结构 形式及用途,可以大致主要分类如下: ➢ 顶部预张力立管(Top Tension Riser) ➢ 钢悬链立管 (Steel Catenary Riser) ➢ 柔性立管 (Flexible Riser) ➢ 塔式立管 (Hybrid Tower Riser) ➢ 钻井立管(Drilling Riser)
➢ 作为深海油气田开发系统结构的重要组成部分, 海洋立管以其全新的形式、动态的特性、以及高 技术含量变得格外引人注目。
➢ 以往浅水立管形式根本 不能应用到深水中,这 使得立管技术更加的具 有挑战性。
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12
➢ 和浅水油气开发相比, 海洋立管 作为连接水上浮式及水下生产系 统的唯一关键结构,其在深水中 的应用更加具有独特的挑战性, 要求更强烈的创新。
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34
➢ 美国石油协会RP 2RD (1998): “Design of Risers for Floating Production Systems and Tension Leg Platforms”, First Edition
➢ 挪威船级社OS F201 (2001): “Dynamic Risers”
➢ 全新的浮式结构概念需要全新的立管系统;
➢ 深水立管是整个深水油气田开发的最主要 的界面;
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15
➢ 深水立管概念的选取直接影响浮式结构及水下系 统的确定;
➢ 深水立管的动态特性使其成为深水开发中最具有 挑战性;
➢ 深水立管的实际工程经验及现场反馈很少;
➢ 水深,高温,高压使深水立管工程更加艰难;
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