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《中国石油大学(华东)》 2013年
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海洋钻井隔水管连接单元设计与分析

温纪宏  
【摘要】:海洋的油气资源约占地球资源总量的45%,作为深水油气资源勘探开发的基础,深水重大装备建设已纳入国家海洋发展战略规划,“海洋石油981”已经开启南海之旅,但钻井隔水管相关配套装备仍需依靠进口。因此,为了实现海洋石油开采装备真正国产化,需要加快相关石油装备的设计研发。本文以十二五国家科技重大专项课题“深水油气田开发钻完井工程配套技术”子课题“深水钻井隔水管作业管理及安全评价技术”为依托,面向我国海洋环境条件,系统开展海洋钻井隔水管系统连接单元研究,在隔水管系统连接单元虚拟样机设计、关键部件设计分析、连接单元密封性能分析及隔水管连接系统可靠性分析方面取得的研究进展可为我国海洋钻井隔水管系统连接单元设计制造提供技术支持。主要研究进展总结如下: 1隔水管连接单元虚拟样机设计 通过调研国内外隔水管连接单元生产商产品及国内外相关专利,分析隔水管伸缩节、挠性接头、隔水管接头及液压连接器功能原理,对隔水管伸缩节锁紧结构与密封结构、挠性接头结构及隔水管接头形式进行分析,利用Pro/E软件完成隔水管连接单元虚拟样机设计,可为隔水管连接单元的设计提供指导。 2隔水管连接单元关键部件设计与分析 通过研究隔水管相关API标准,提出隔水管连接单元设计准则。利用有限元分析软件ABAQUS针对隔水管连接单元关键部件:隔水管快速接头卡簧、挠性接头弹性体进行优化设计与分析,通过分析,确定了隔水管快速接头卡簧主要尺寸参数设计优化方法,研究了橡胶参数对隔水管挠性接头轴向刚度与旋转刚度特性影响,相关结果可为相关部件的设计提供理论支持。 3隔水管连接单元密封性能分析 作为隔水管连接单元设计分析的核心内容,密封性能分析对于保证隔水管系统作业安全至关重要。通过分析调研现有隔水管连接单元的密封方式及由隔水管连接单元密封失效引起的钻井事故,确定合理的密封圈密封性能校核准则;分析比较O形圈及其演化密封圈形式的密封性能,为不同隔水管连接单元密封圈选型提供理论支持;分析隔水管伸缩节密封性能,并提出相应的提高密封可靠性的措施。 4隔水管连接系统可靠性分析 海洋钻井恶劣的环境条件为隔水管连接系统可靠性提出了很高的要求,分析隔水管系统连接失效机理,基于Timenet4.0软件,建立隔水管连接系统失效Petri网模型,完成隔水管连接系统失效定性分析,并提出相应的提高隔水管连接系统可靠性的措施。此外,采用期望值准则建立隔水管下放试压作业优化模型,完成隔水管下放试压单元隔水管单根根数分析优化;完成隔水管下放作业HAZOP分析,分析结果对于从设计、制造、运输及安装等方面提高隔水管系统可靠性具有指导意义。
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TE951

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【参考文献】
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