Подставка стальная цепная - Steel catenary riser

А стальной цепной стояк (SCR) - это распространенный метод подключения подводного трубопровода к глубоководной плавучей или стационарной платформе для добычи нефти. SCR используются для передачи жидкостей, таких как нефть, газ, закачиваемая вода и т. Д., Между платформами и трубопроводами.

Описание

В оффшорной индустрии слово цепная связь используется как прилагательное или существительное со значением более широким, чем его историческое значение в математике. Таким образом, SCR, в котором используется жесткая стальная труба со значительным жесткость на изгиб описывается как цепная связь. Это потому, что в масштабе глубины океана жесткость жесткой трубы на изгиб мало влияет на форму подвешенного пролета SCR. Форма, принимаемая SCR, определяется в основном весом, плавучестью и гидродинамическими силами, возникающими из-за течений и волн. Форма SCR хорошо аппроксимируется усиленным цепная связь уравнения[1]. В предварительном рассмотрении, несмотря на использование обычных жестких стальных труб, форма SCR также может быть аппроксимирована с помощью идеального цепная связь уравнения[2], когда допустима дальнейшая потеря точности. Идеально цепная связь Уравнения исторически используются для описания формы цепочки, подвешенной между точками в пространстве. Линия цепи по определению имеет нулевую жесткость на изгиб, а те, которые описываются уравнениями идеальной цепной связи, используют бесконечно короткие звенья.

Тиристоры были изобретены доктор Карл Г. Langner P.E., НЕО, который описал в SCR вместе с гибким соединением, используемым для размещения угловых отклонений от верхней области относительной опоры платформы SCR, в качестве платформы и движения SCR в течения и волнах[3]. В SCR используются длинные безопорные участки труб длиной в тысячи футов. Сложная динамика, гидродинамика, в том числе вихревые колебания (VIV) и физика взаимодействия трубы с морским дном. Это жесткие материалы, из которых изготовлена ​​труба SCR. Доктор Лангнер провел годы аналитических и конструкторских работ, прежде чем была подана заявка на его патент в США. Эта работа началась до 1969 года, и это было отражено во внутренних документах Shell, которые являются конфиденциальными, но был выдан патент на раннюю конструкцию SCR «Bare Foot».[4]. VIV преимущественно контролируются с помощью устройств, прикрепленных к трубе SCR. Это могут быть, например, устройства подавления VIV, такие как геликоидальные обтекатели или обтекатели.[5] которые значительно уменьшают амплитуды VIV [6]. Разработка программ прогнозирования VIV, таких как, например, программа SHEAR7, представляет собой непрерывный процесс, начатый в сотрудничестве между MIT и Shell Exploration & Production.[7] параллельно с разработкой концепции SCR, имея в виду разработку SCR[8].

Жесткая труба SCR образует цепную связь между точкой подвеса на плавучей или жесткой платформе и морским дном.[9]. Свободно висящий SCR принимает форму, примерно похожую на букву «J». Цепная цепь Steel Lazy Wave Riser (SLWR) состоит, по крайней мере, из трех сегментов цепи. Верхний и нижний сегменты контактной сети имеют отрицательный подводный вес, и их кривизна «выпирает» по направлению к морскому дну. Средний сегмент имеет плавучий материал, прикрепленный по всей его длине, так что ансамбль из стальной трубы и плавучести имеет положительную плавучесть. Соответственно, кривизна плавучего сегмента «выпирает» вверх (перевернутая цепная цепь), и его форма также может быть хорошо аппроксимирована с помощью того же элемента жесткости или идеального цепная связь уравнения. Сегменты с положительной и отрицательной плавучестью касаются друг друга в точках соединения. Общая контактная форма SLWR имеет точки перегиба в этих местах. SLWR впервые были установлены на пришвартованной башне. FPSO на шельфе Бразилии (BC-10, Shell) в 2009 г.,[10] несмотря на то, что гибкие стояки конфигурации Lazy Wave широко использовались в течение нескольких десятилетий до этого.

В настоящее время наибольшее применение Lazy Wave SCR (SLWR) находится на пришвартованных в башне Stones FPSO (Shell), который пришвартован на глубине 9500 футов в Мексиканский залив[11]. Башня Stones FPSO оснащена отсоединяемым буем, так что судно с экипажем можно отсоединить от буя, поддерживающего SLWR, и переместить в подходящее убежище до прихода урагана.

В трубе SCR и коротком отрезке трубы, лежащем на морском дне, используется «динамическая» труба, то есть стальная труба, имеющая немного большую толщину стенки, чем толщина стенки трубопровода, чтобы выдерживать динамический изгиб и сталь. усталость материала связанных в зоне приземления SCR. Помимо этого, SCR обычно дополняется жестким конвейером, но также возможно использование гибкого конвейера.[12][13]Райзеры обычно имеют диаметр 8-12 дюймов и работают при давлении 2000-5000 фунтов на квадратный дюйм.[14] Также возможны конструкции, выходящие за рамки этих диапазонов размеров труб и рабочих давлений.

Свободно висящие SCR были впервые использованы Shell на шнеке. платформа для ног с напряжением (TLP)[15] в 1994 году пришвартован на глубине 872 м.[16]. Доказательство Shell, что концепция SCR технически надежна для использования на Auger TLP, было крупным достижением доктора Карла Г. Лангнера. Это был технологический скачок. Принятие концепции SCR всей оффшорной индустрией последовало относительно быстро. SCR надежно работают на нефтяных и газовых месторождениях по всему миру с момента их первой установки шнеков.

Рекомендации

  1. ^ Лангнер, Карл Г., Взаимоотношения между подвесными трубами, симпозиум OMAE, стр. 552-558, Новый Орлеан, февраль 1984 г.
  2. ^ Ваджниконис, Кристофер Дж., Робинсон, Рой, Интерактивное проектирование глубоководного райзера, анализ и методология установки, IBP 42400, 2000 г. Выставка и конференция Rio Oil & Gas, 16–19 октября 2000 г., Рио-де-Жанейро, Бразилия.
  3. ^ Лангнер, Карл Г., Узел эластомерной шарнирной опоры для подъемной цепи контактной сети, патент США № 5 269 629, 14 декабря 1993 г., подан 29 июля 1991 г. https://patentimages.storage.googleapis.com/99/98/ed/70530d77647e2c/US5269629.pdf
  4. ^ Langner, Carl G., Visser, R.C., Патент США 3669691, Способ соединения выкидных трубопроводов с платформой, поданный 8 февраля 1971 г., выдан 24 октября 1972 г. https://patentimages.storage.googleapis.com/23/89/6d/084cd5a1d531fa/US3699691.pdf
  5. ^ Аллен Д.У., Ли, Л., Хеннинг, Д.Л., Обтекатели и спиральные штрихи для подавления вибрации, вызванной вихрями: технические сравнения, OTC 19373, Конференция по океаническим технологиям, 5-8 мая 2008 г., Хьюстон, Техас, США. https://www.onepetro.org/conference-paper/OTC-19373-MS
  6. ^ Вандивер, Дж. Ким и др., Руководство пользователя SHEAR7 версии 4.10b, Авторские права Массачусетского технологического института (MIT), Распространяется AMOG Consulting https://shear7.com/Userguide_v4.10b.pdf
  7. ^ Вандивер, Дж. Ким и др., История SHEAR7 https://shear7.com/shear7-evolution/
  8. ^ Аллен Д.У., Вибрации, вызванные вихрем, шнековых TLP и экспортных подъемников стальных цепей, OTC 7821, Конференция по океаническим технологиям, 1-4 мая 1995 г., Хьюстон, Техас, США. https://www.onepetro.org/conference-paper/OTC-7821-MS
  9. ^ Лангнер, Карл Г., Повышение усталостной долговечности стальных подъемников контактной сети за счет саморазработки траншеи в точке приземления, OTC 15104, Конференция по океаническим технологиям, 5-8 мая 2003 г., Хьюстон, Техас, США. https://www.onepetro.org/conference-paper/OTC-15104-MS
  10. ^ Вайниконис, Кристофер Дж., Леверетт, Стив, Усовершенствования в динамической нагрузке сверхглубоководных райзеров цепной линии, OTC 20180, Конференция по морским технологиям, 4–7 мая 2009 г., Хьюстон, Техас, США. https://www.onepetro.org/conference-paper/OTC-20180-MS
  11. ^ Уэбб, К.М., Ван Вугт, М., Морское строительство - установка самой глубокой в ​​мире разработки FPSO, OTC 27655, Конференция по оффшорным технологиям, 1-4 мая 2017 г., Хьюстон, Техас, США. https://www.onepetro.org/conference-paper/OTC-27655-MS
  12. ^ "Стальные подъемники цепной связи". Tenaris.
  13. ^ "Стальные подъемники цепной связи". 2H Offshore.
  14. ^ Хауэллс, Хью. Достижения в конструкции стального подъемника Catanery (PDF). DEEPTEC'95.
  15. ^ Файфер, К.Х., Копп, Ф., Суонсон, Р.С., Аллен, Д.У., Лангнер, К.Г., Проектирование и установка шнековых цепных подъемников из стали, OTC 7620, Конференция по морской технологии, май 1994 г., Хьюстон, Техас, США https://www.onepetro.org/conference-paper/OTC-7620-MS
  16. ^ Меха, Басим (ноябрь 2001 г.). «Новые рубежи в проектировании стальных подъемников контактной сети для плавучих производственных систем». Журнал морской механики и арктического машиностроения. 123 (4).