【摘 要】
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水下采油树作为水下生产系统的重要设备,需要保证长期在水下安全运行的能力,其中采油树的结构安全可靠是保证整个设备正常工作运行的基础。由于采油树长期运行在水下复杂恶劣的环境,会受到海流、坠物以及渔网拖挂等外载的影响,造成结构破坏,会带来不可估量的环境污染与经济损失。因此,对于水下采油树结构开展风险评估研究是十分必要的。本文针对水下采油树结构失效模式复杂、可靠性评估模型精确度低的问题,对水下采油树结构进
【基金项目】
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“国家重点研发计划”“深海结构物安全可靠性评估与完整性诊断系统应用与研究”课题三“深海水下结构物可靠性评估技术研究”
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水下采油树作为水下生产系统的重要设备,需要保证长期在水下安全运行的能力,其中采油树的结构安全可靠是保证整个设备正常工作运行的基础。由于采油树长期运行在水下复杂恶劣的环境,会受到海流、坠物以及渔网拖挂等外载的影响,造成结构破坏,会带来不可估量的环境污染与经济损失。因此,对于水下采油树结构开展风险评估研究是十分必要的。本文针对水下采油树结构失效模式复杂、可靠性评估模型精确度低的问题,对水下采油树结构进行风险评估,并开展水下采油树结构故障树分析软件开发工作。主要做了如下工作:对采油树结构进行了调研,明确了采油树结构组成,分析了采油树的第三方荷载组成。基于采油树的外载荷分析,确定采用故障模式、影响及危害度分析法（Failure Mode,Effects and Critically Analysis,FMECA）和故障树（Fault Tree Analysis,FTA）相结合的分析方法对采油树结构进行风险评估。利用ABAQUS/AQUA模块分析了不同方向海流力作用下的水下采油树-跨接管模型的受力变形,明确了水下采油树结构在海流荷载作用下的失效模式,对水下采油树的布置安装提供了一定的指导意见。分别以管道坠物和抛锚为例,利用ABAQUS/Explicit分析了碰撞对水下采油树结构的影响,明确了碰撞荷载作用下水下采油树结构失效模式,为水下采油树的安全运行提供了一定理论基础。基于水下采油树结构构型分析及外载荷分析,建立了水下采油树结构的FMECA模型,明确了水下采油树结构的主要失效模式、失效原因以及失效影响。建立以“水下采油树结构失效”为顶事件的故障树模型,采用模糊综合评价法确定故障树底事件的失效率,并通过对故障树进行定量分析得到了顶事件“水下采油树结构失效”的失效率、可靠度、寿命曲线以及关键重要度等可靠性指标,明确了对水下采油树结构失效影响最大的失效模式。通过本文建立的水下采油树结构风险评估模型,采用C#语言开发水下采油树结构故障树分析软件,以实现对水下采油树结构可靠性指标的求解计算以及寿命预测。
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