柔性立管浮筒數(shù)量多目標優(yōu)化設(shè)計

劉淼兒， 楊 亮， 范嘉堃， 英璽蓬， 宮治鵬， 楊志勛， 岳前進， 閻 軍

(1.中海石油氣電集團 技術(shù)研發(fā)中心， 北京 100028；2.大連理工大學(xué) 工程力學(xué)系 工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點實驗室， 遼寧 大連 116024；3.哈爾濱工程大學(xué) 機電工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150001；4.大連理工大學(xué) 海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 遼寧 盤錦 124221)

0 引 言

海洋柔性立管是海洋油氣開采系統(tǒng)中不可或缺的重要裝備，連接著海底井口與浮式生產(chǎn)平臺。與金屬材料制成的鋼制立管相比，柔性立管由高分子材料與金屬材料復(fù)合而成，具有優(yōu)異的柔順性，可有效地解耦管道頂端浮體的水平漂移與縱向升沉運動，保證管道系統(tǒng)的安全運維[1-2]，廣泛地應(yīng)用于海洋浮式生產(chǎn)系統(tǒng)。在研究柔性立管在位服役或進行安裝工況的線型設(shè)計時，分布式浮筒作為重要的附屬構(gòu)件，為柔性立管實現(xiàn)特定線型提供浮力，是立管系統(tǒng)中的重要組成部分。分布式浮筒與柔性立管的整體線型如圖1所示。分布式浮筒的外部由高強度保護材料制成，內(nèi)部填充提供浮力的聚氨酯泡沫或環(huán)氧樹脂復(fù)合泡沫材料[3]。分布式浮筒可保證柔性立管在環(huán)境載荷和頂端浮體運動綜合作用下的線型穩(wěn)定，是從整體上改變?nèi)嵝粤⒐芫€型設(shè)計的關(guān)鍵附屬構(gòu)件。

圖1 柔性立管線型系統(tǒng)中應(yīng)用的浮筒

目前，國內(nèi)外學(xué)者已針對柔性立管線型中的浮筒設(shè)計進行一系列的研究工作。SUN等[4]基于OrcaFlex軟件對柔性立管的陡波型線型設(shè)計進行整體分析，通過數(shù)值模擬的方法進行浮筒長度的靈敏度研究，確定浮筒的最佳設(shè)計長度(浮筒的總長度保持不變)，其研究成果可有效提高柔性立管的整體力學(xué)性能。……