[發明專利]一種海上固定平臺上部組塊及其浮托支撐結構強度分析的方法

有效

• 申請號: 202110700126.X
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113434974B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王曉蕾;薄景富;文志飛;阮勝福;李潔;靳寶旺;黃懷州;鄧合霞;侯濤;梁凌云;于志強;劉東亮;何曉靜;張媛;薛春芳
• 申請（專利權）人: 海洋石油工程股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;G06F30/23;E02B17/00;G06F119/14
• 代理公司: 北京東方靈盾知識產權代理有限公司 11506
• 代理人: 馬敬

本發明涉及油、氣田開發技術領域，且公開了一種海上固定平臺上部組塊及其浮托支撐結構強度分析的方法，所述分析方法具體包括以下步驟，S1，采用ANSYS和SACS軟件分別建立浮托支撐結構的有限元分析模型和上部組塊三維桿件分析計算模型；S2，在浮托支撐結構有限元分析模型中，得到浮托支撐結構與平臺組塊所有連接界面處剛度；S3,在SACS上部組塊三維桿件分析計算模型中，進行上部組塊的結構強度校核；S4，在ANSYS浮托支撐結構有限元分析模型中，進行浮托支撐結構的結構強度校核。該一種海上固定平臺上部組塊及其浮托支撐結構強度分析的方法，能夠計入上部組塊與浮托支撐結構二者之間剛度的相互影響，使計算模擬更準確，且更易推廣應用。

技術領域

本發明涉及油、氣田開發技術領域，具體為一種海上固定平臺上部組塊及其浮托支撐結構強度分析的方法。

背景技術

導管架海洋平臺是最常見的海上固定平臺型式，用于海上油氣的開采和處理加工，其上部組塊一種板梁結構組成的空間框架結構物，用于承托生產生活設備設施。其上部組塊的海上安裝通常有吊裝安裝和浮托安裝兩種方式。隨著技術的發展，上部組塊規模和重量越來越大，越來越多的采用浮托法進行上部組塊的安裝。采用浮托法進行安裝，上部組塊建造完成后，通過液壓系統落至專用的浮托支撐結構頂部，通過結構桿件與浮托支撐結構焊接成整體結構物，再進行滑移裝船、海上拖航和浮托安裝。

現有技術存在以下缺陷與不足：

上部組塊是由工字梁、圓管等細長桿件組成的空間框架結構，其強度分析一般采用專用的SACS軟件進行，而浮托支撐結構的主體受力結構是鋼板焊接成的板殼式滑靴，需要使用ANSYS有限元模型進行詳細分析，通常的強度分析解決方案是，將二者分開進行，不計入上部組塊與浮托支撐結構之間的相互影響。而實際上，在滑移裝船、海上拖航和浮托安裝過程中，浮托支撐結構與組塊作為整體結構抵抗外力和發生變形，二者剛度相互影響，分開進行分析求解，將在二者連接的有些位置低估相互作用力，有些位置高估相互作用力，導致分析不準確，甚至引起結構失效。

因此，合理考慮二者之間的相互影響，保證分析準確性，對組塊安裝的安全性具有重要意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種海上固定平臺上部組塊及其浮托支撐結構強度分析的方法，可以解決現有的在滑移裝船、海上拖航和浮托安裝過程中，浮托支撐結構與組塊作為整體結構抵抗外力和發生變形，二者剛度相互影響，分開進行分析求解，將在二者連接的有些位置低估相互作用力，有些位置高估相互作用力，導致分析不準確，甚至引起結構失效問題；本發明通過設置一種海上固定平臺上部組塊及其浮托支撐結構強度分析的方法，有效解決現有技術分析不準確的問題。

為實現上述的一種海上固定平臺上部組塊及其浮托支撐結構強度分析的方法目的，本發明提供如下技術方案：一種海上固定平臺上部組塊及其浮托支撐結構強度分析的方法，所述分析方法具體包括以下步驟，

步驟一，采用ANSYS和SACS軟件，分別建立浮托支撐結構的有限元分析模型和上部組塊三維桿件分析計算模型；

步驟二，在ANSYS浮托支撐結構有限元分析模型中，于浮托支撐結構與組塊連接界面位置處，逐次施加單位荷載進行計算求解，得到浮托支撐結構與平臺組塊所有連接界面處剛度；

步驟三,在SACS上部組塊三維桿件分析計算模型中，于浮托支撐結構與組塊連接界面位置處，施加剛度等效于步驟二中所求得剛度的彈簧約束進行計算求解，得到浮托支撐結構與平臺組塊所有連接界面處的彈簧約束力，并進行上部組塊的結構強度校核；

步驟四，在ANSYS浮托支撐結構有限元分析模型中，于浮托支撐結構與平臺組塊所有連接界面處施加步驟三中所得彈簧力反力進行求解，進行浮托支撐結構的結構強度校核。

進一步地，所述步驟一中使用ANSYS軟件，建立浮托支撐結構的有限元模型，包括浮托支撐結構的滑靴、組塊連接圓管、海上裝船固定連接管、筋板、底部墊木等的三維幾何模型、材料參數定義、有限單元網格劃分，