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顶张紧立管干涉分析技巧

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:大部分工程项目都是选择TTR在极端工况下不发生碰撞进行设计的。图3-15TTR干涉最小间距准则TTR之间的间距越大,相邻TTR发生碰撞的可能性越小。干涉间距分析应评估以下结构之间的间距:①生产TTR与相邻生产TTR。TTR干涉分析采用OrcaFlex和Shear7软件开展。图3-16TTR干涉分析流程图井口布置设计一般需考虑以下内容:①浮式平台甲板空间有限,相邻两井口中心距通常布置为小于4.5 m。过度的立管错位可能会在张紧器上施加很大的冲程范围,从而增加TTR成本。

顶张紧立管干涉分析技巧

TTR干涉分析通常有两种设计思路:一种是在极端工况下不允许立管发生碰撞;另一种是允许在极端工况或者偶然工况下立管之间发生碰撞,但是需要保证碰撞后TTR结构完整性不会受到损坏。大部分工程项目都是选择TTR在极端工况下不发生碰撞进行设计的。

根据DNV RP F203规范要求,要满足相邻TTR不发生碰撞,需要满足相邻TTR的净间隙Δ≥D 1+D 2,其中D 1、D 2分别为相邻TTR的外径,如图3-15所示。

图3-15 TTR干涉最小间距准则

TTR之间的间距越大,相邻TTR发生碰撞的可能性越小。但是较大的TTR间距会占用TLP上部井口区域更大的面积,同时钻机滑轨的间距也会相应加大,这些因素都会造成TLP结构重量的增加,不利于TLP设计。TLP井口间距设计原则是:在满足ROV操作空间要求和TTR不发生干涉的情况下,尽可能地缩减井口间距。

合理的浮式平台井口间距将保证设备的通过性,满足极端荷载条件下所有TTR包括采油树和跨接软管之间的间隙要求。同时,浮式平台井口间距的选择需考虑浮式平台上部跨接软管和脐带缆的最小弯曲半径。

TTR干涉分析应考虑相邻TTR间尾流效应和涡激振动引起的拖曳力系数放大:

①TTR拖曳力系数受到涡激振动和上游立管尾流效应的影响。上游TTR和下游TTR的拖曳力系数为立管静止状态下的拖曳力系数与涡激振动引起的拖曳力放大系数的乘积。TTR静止状态下的拖曳力系数和雷诺数相关,可通过Shear7软件计算得到涡激振动引起的拖曳力放大系数。

②上游TTR的尾流效应会减小作用在下游TTR上的流速,使得下游TTR的拖曳力减小,这会引起下游TTR的变形相对减小,使得上游TTR和下游TTR更容易发生干涉。常用的尾流模型有Huse尾流模型、Blevins尾流模型等。

干涉间距分析应评估以下结构之间的间距:

①生产TTR与相邻生产TTR。

②生产TTR与钻井TTR。

③生产TTR与完井模式下相邻生产TTR。(www.xing528.com)

④TTR与船体结构。

⑤生产TTR上部跨接软管与其他上部跨接软管/采油树平台。

⑥生产TTR上部脐带缆与跨接软管/采油树平台。

⑦生产TTR采油树与相邻结构。

顶张紧系数(top tension factor,TTF)是张紧器的拉力与张力点以下立管湿重的比值,是立管张紧程度的体现。应选取合适的TTF,保证TTR与TTR之间、TTR与浮体结构之间在所有环境条件下都不发生碰撞。

TTR干涉分析用来帮助确定浮式平台井口间距和海底井口布局,并协助选择TTR合适的名义张力。TTR干涉分析采用OrcaFlex和Shear7软件开展。OrcaFlex用来进行TTR在海流作用下的总体性能分析,Shear7用来计算TTR由于涡激振动引起的拖曳力放大系数。

对于每个工况,干涉分析程序流程如图3-16所示。

图3-16 TTR干涉分析流程图

井口布置设计一般需考虑以下内容:

①浮式平台甲板空间有限,相邻两井口中心距通常布置为小于4.5 m。当需要容纳大量TTR时,有些浮式平台相邻两井口中心距甚至低至3.0 m。当TTR干涉设计限制条件时,可通过增加海底井口间距来解决。

②海底井口不一定按照每行和每列的规则排列,即它们可以在行和列中交错排列,其主要目标是尽量减少井口的总体尺寸。过度的立管错位可能会在张紧器上施加很大的冲程范围,从而增加TTR成本。

③在某些钻井作业中,可能需要钻井TTR钻相邻的井,而不需要将钻机移动到新的钻井中心,这种情况通常会带来干涉问题。建议考虑钻井操作顺序以解决干涉问题。

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