风险概率计算石油工程论文提纲

2022-11-15

论文题目：深水钻井隔水管完整性及台风事故应对策略研究

摘要：本论文以国家油气科技重大专项子课题“深水钻井隔水管作业管理及安全评价技术研究”为依托,面向我国南海自然环境,结合中海油海洋石油981平台和南海8号平台现场钻井作业需求,系统开展深水钻井隔水管完整性及台风事故应对策略研究。在深水钻井隔水管系统疲劳分析方法、深水钻井隔水管局部疲劳及其可靠性分析方法、深水钻井隔水管多失效模式评估方法、深水钻井隔水管完整性管理技术、台风环境下深水钻井隔水管事故分析及应对策略等方面取得较大的研究进展,丰富深水钻井隔水管完整性评估方法与管理理论,构建台风环境下深水钻井隔水管事故分析方法及应对策略,可为我国南海深水钻井隔水管的钻前设计、完整性评估与管理以及台风应对决策提供科学依据。主要研究进展总结如下:1深水钻井隔水管系统疲劳分析方法研究研究深水钻井隔水管系统波激疲劳分析方法,分别建立基于时域法和频域法的隔水管波激疲劳分析模型,进行两种分析方法的计算效率和计算精度对比研究,确定隔水管波激疲劳分析策略,并提出安装作业、连接作业和悬挂作业模式下的隔水管波激疲劳分析参数选取方法。研究深水钻井隔水管系统涡激疲劳分析方法,建立悬挂模式下的隔水管涡激疲劳分析方法及流程,基于W eibull分布提出隔水管涡激疲劳长期海流工况模拟方法,提高计算精度。基于M iner准则建立隔水管综合疲劳损伤评估方法,识别隔水管系统综合疲劳损伤热点及每种疲劳损伤对综合疲劳损伤的占有比。最终形成不同作业模式下的隔水管系统波激疲劳分析方法、涡激疲劳分析方法、综合疲劳分析方法以及相关分析参数选取方法,有助于隔水管系统疲劳分析的规范化与程序化。2深水钻井隔水管局部疲劳及其可靠性研究率先开展隔水管疲劳断裂分析方法、隔水管接头局部疲劳分析方法及隔水管动态疲劳可靠性分析方法研究。建立随机载荷下隔水管疲劳裂纹扩展分析方法以及疲劳裂纹工程临界失效计算方法,确定隔水管疲劳裂纹扩展曲线、动态失效路径、最大初始裂纹尺寸和临界裂纹尺寸,供工程参考。提出隔水管接头局部疲劳分析方法及流程,主要包括隔水管系统动态响应分析、隔水管接头端部等效疲劳应力计算、隔水管接头局部有限元分析、隔水管接头多轴疲劳分析。建立隔水管单根疲劳可靠性、隔水管系统疲劳可靠性和隔水管系统作业疲劳可靠性分析模型,对比研究一阶二次矩法、蒙特卡洛法等求解方法,确定隔水管疲劳可靠性分析策略。3深水钻井隔水管多失效模式评估方法研究研究深水钻井隔水管-钻杆耦合系统力学分析方法,基于间隙元法建立深水钻井隔水管-钻杆耦合系统有限元分析模型,揭示深水钻井隔水管与钻杆耦合作用机制,识别隔水管系统磨损热点,并提出单井作业期间隔水管累计磨损体积计算方法。系统总结隔水管压溃理论算法,基于R iks方法建立隔水管非线性压溃有限元分析模型,并考虑隔水管轴向力和弯矩对隔水管压溃的影响,建立复杂载荷下的隔水管压溃失效分析方法,以墨西哥湾的隔水管压溃事故为例验证了理论算法和有限元算法的合理性。揭示多种缺陷类型与失效模式之间的相互影响机制,建立多种缺陷类型及失效模式耦合作用下的隔水管损伤积累和抗力衰减的定量预测技术,提出腐蚀和磨损下的隔水管疲劳可靠性和压溃可靠性分析方法。4深水钻井隔水管完整性管理技术研究建立深水钻井隔水管完整性管理方案,解决隔水管完整性管理关键技术问题,主要包括风险评估、基于风险的检测、完整性管理准则及方法、电子标记与识别技术。考虑隔水管检修对可靠性的影响,基于B ayes理论建立隔水管疲劳可靠性和压溃可靠性更新模型,提出隔水管可靠性更新计算方法及流程,主要包括随机变量正态化、随机变量标准正态化、极限状态方程线性化以及失效概率计算。基于最小成本准则建立多种缺陷类型及失效模式耦合作用下的隔水管检修方案优化模型,基于遗传算法提出隔水管检修优化分析流程。为了方便隔水管完整性管理技术的应用,采用V isual Basic6.0语言开发海洋石油981平台钻井隔水管完整性管理软件。5台风环境下深水钻井隔水管事故分析及应对策略研究针对在我国南海发生的深水钻井隔水管触底事故,基于大变形理论建立深水钻井隔水管触底力学分析模型,识别隔水管触底力学特性、设备失效原因和潜在的失效风险,提出触底后的隔水管回收作业窗口分析方法及流程,确定隔水管回收作业方案。针对在我国南海发生的深水钻井隔水管断裂事故,建立隔水管悬挂动力学分析模型及悬挂断裂事故分析方法,识别L MRP和BOP回收风险并提出回收作业窗口分析流程。此外,研究台风环境下的隔水管事故预防措施,从台风预测、台风应急方案、悬挂模式以及防台风钻井隔水管等几个方面建立一套台风环境下隔水管事故预防方案,形成一套台风环境下的深水钻井隔水管事故应对策略。

关键词：深水钻井隔水管;疲劳损伤;可靠性;完整性评估与管理;事故分析;台风应对策略

学科专业：机械工程

摘要

Abstract

创新点摘要

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 本文的主要研究内容

第2章深水钻井隔水管系统疲劳分析方法研究

2.1 深水钻井隔水管系统波激疲劳分析方法

2.2 深水钻井隔水管系统波激疲劳分析参数选取