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浅海隔水管张紧力计算及张紧器结构设计

董薇  
【摘要】:隔水管是海洋钻井过程中的一种关键设备,起到隔离海水的重要作用,海洋钻井过程中必须保证隔水管的安全性和稳定性。由于海洋环境的特殊性,在海水中工作的隔水管受到的环境载荷比较复杂,本文针对浅海隔水管进行了力学研究,对环境载荷进行了分析计算,包括风力、海流力、波浪力以及海冰力,对插入海底泥土中的隔水管与土壤的相互作用进行了力学分析。在海洋环境载荷作用下,隔水管会发生弯曲,为了减小其弯曲变形,保证钻井工作顺利进行,需要对隔水管施加张紧力。本文在力学分析的基础上,通过理论分析计算得到了隔水管所需的张紧力,并通过有限元分析的方法对浅海隔水管的变形情况进行了计算,得到了特定环境条件下,不同张紧力作用时隔水管的变形以及应力情况,这样可以根据环境条件以及设备工作的要求,对隔水管施加一定的张紧力,保证其正常工作。隔水管所需张紧力是通过张紧器施加的,本文完成张紧力计算分析之后,对张紧器进行了结构设计,采用了液压缸作用的方式,通过六个液压缸对隔水管施加张紧力。本文对液压缸的主体结构以及内部密封进行了详细设计,并通过有限元分析校核了关键元件的强度。通过对浅海隔水管的力学研究以及变形分析,基于Visual Basic 6.0软件开发环境编制了浅海隔水管张紧力计算软件,软件可以实现张紧力的计算以及隔水管变形曲线的模拟等功能。


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