close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

828

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Актуальные проблемы современной науки, № 5, 2011
Науки о Земле
Технология освоения морских месторождений
полезных ископаемых
Староконь И.В., кандидат технических наук, зам. зав. кафедрой Российского государственного университета нефти и газа им И.М. Губкина
Булаев Р.В., аспирант Мурманского
государственного технического университета
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ МОРСКИХ
НЕФТЕГАЗОВЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ ПЛАТФОРМ СТЕРЖНЕВОГО ТИПА
С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ AUTOCAD И СКАД
Статистика эксплуатации морских нефтегазовых сооружений (МНГС) показывает, что
аварии на этих сооружениях происходят достаточно часто. Начиная с 1975 г. произошло более 60 аварий, сопровождающихся серьезным экологическим ущербом и массовой гибелью
людей. Самой крупной из аварий считается взрыв на нефтяной платформе DeepwaterHorizon
в Мексиканском заливе. В результате этой аварии погибли 11 человек, в воды Мексиканского залива вылилось около 5 миллионов баррелей сырой нефти, а расходы компании ВР на
ликвидацию этой аварии по состоянию на декабрь 2010 г. составили 27 миллиардов долларов. Поэтому вопросы, связанные с обеспечением безопасности эксплуатации МНГС являются актуальными и своевременными. Для исследования способности МНГС противостоять
разрушению смоделируем процесс возникновения аварийной ситуации. В качестве примера
рассмотрим платформы стержневоготипа. В программном комплексе AutoCAD Булаевым Р.В. был построен опорный блок Б-1 Голицынского ГКМ (рис. 1), имеющий пирамидальную форму, а к.т.н. Староконь И.В. опорный блок Б-2 (рис.2), имеющим прямоугольную
форму. Дальнейшие исследования проводились к.т.н. Староконь И.В. при помощи программного комплекса СКАД, за счет импорта построенной модели по схеме AutoCADСКАД. Рассмотрим опорные блоки. Они состоят из сваренных между собой труб, имеющих
следующие диаметры и толщины стенок: 219х8, 273х10, 325х11, 377х11, 426х11, 478х10,
530х12. Материал труб, принятых по условию проекта, Ст 20. Район Голицынского ГКМ характеризуется значительными ветровыми и волновыми нагрузками. При этом ледовые воздействия, имеющие в большинстве случаев решающее значение, в этом районе отсутствует.
Модели опорных блоков были загружены в соответствии с требованиями проекта и нормативной документации нагрузками с параметрами, приведенными в табл. 1. Учтены такие нагрузки как: весовые; гидростатическое давление; нагрузки от оборудования; снеговые, от
швартовки судов и др. В результате были получены эпюры усилий и напряжений, действующих в сечениях конструкций опорных блоков, а также построены эпюры от совместного
действия нагрузок (рис. 3 и рис. 4). Все конструктивные элементы были разделены на три
группы, потеря прочностных характеристик или разрушение которых приведет: к немедленному разрушению всей конструкции – АВАРИЙНАЯ; прогрессирующему разрушению, с
определением предположительной длительности разрушения всей конструкции – ОПАСНАЯ; для наименее ответственных с точки зрения безопасности конструктивных элементов,
разрушение которых повлечет потерю устойчивости всей конструкции только при тяжелых
либо экстремальных режимах эксплуатации – ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНАЯ. Далее было
смоделировано разрушение опорных блоков МНГС, с одинаковыми категориями А и Б, при
230
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Актуальные проблемы современной науки, № 5, 2011
следующих режимах: 1. Штатный режим эксплуатации. Параметры нагрузок характерны для
случаев 2.5–5 лет: Категория А: – Все конструктивные элементы имеют неизменные целостность и прочностные характеристики, заданные проектом; Категория Б: – Некоторые группы
элементов (исследовались различные комбинации) имеют пониженные прочностные характеристики или нарушена их целостность. 2. Нештатный режим эксплуатации. Параметры нагрузок характерны для случаев 5–20 лет. 3.Тяжелый режим эксплуатации. Параметры нагрузок характерны для случаев 20–33,3 лет. 4.Экстремальный режим эксплуатации. Параметры
нагрузок характерны для случаев 33,3–100 лет.
Таблица 1
Параметры нагрузок действующих на опорные блоки
Параметры
Промежуток
времени
Скорость
ветра, м/с
Высота
волны, м
Ветровое
давление,
кг/м2
Обеспеченность, %
1
3
5
10
15
20
25
30
40
100
33,3
20
10
6,67
5
4
3,3
2,5
35
30
28,2
24,5
22,6
20,5
19,2
17,8
15,6
12,5
10,8
10,1
8,8
8,08
7,35
6,85
6,4
5,5
156
123
120
117
107
100
97
94
-
Рис. 1. Опорный блок Б-1
Рис. 2. Опорный блок Б-2
231
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Актуальные проблемы современной науки, № 5, 2011
Рис. 3. Эпюра моментов от совместного
действия нагрузок на опорный блок Б-1
Рис. 4. Эпюра моментов от совместного
действия нагрузок на опорный блок Б-2
Процесс моделирования показал, что к аварийной группе следует отнести все вертикальные конструктивные элементы, расположенные по граням конструкции. Потеря прочностных характеристик горизонтальными конструктивными элементами, находящимися в одной
плоскости, равно как вертикальных, не находящихся на гранях, приведет к прогрессирующему разрушению, однако при параметрах нагружения относящихся к нештатному, тяжелому или экстремальному режиму эксплуатации приведет к мгновенному обрушению конструкции. И только наклонные конструктивные элементы можно отнести к потенциально
опасной группе, т.к. потеря прочности этими элементами может привести к обрушению
только при тяжелых либо экстремальных режимах эксплуатации. Были проведены расчеты и
выявлены некоторые другие комбинации конструктивных элементов, которые можно отнести к опасной либо аварийной группам. В настоящий момент работа по моделированию процесса разрушения МНГС продолжается, и ее результаты будут опубликованы в следующих
статьях.
По соглашению между авторами авторское право и все права на защиту диссертации по
материалам данной статьи принадлежат к.т.н. Староконь И.В.
232
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
896 Кб
Теги
828
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа