王文明 武振宇 李志伟 何令普 顾继俊

1. 中国石油大学(北京) 机械与储运工程学院, 北京 102249;2. 中国石油长庆油田分公司第四采油厂, 陕西 靖边 718500

0 前言

脐带缆作为电力、信号、油气、化学物质等的传输设备,是深水油气开发不可缺少的部分[1-4]。随着中国近海油气向深海不断发展,脐带缆的基础研究受到了广泛关注,并逐渐成为中国海洋油气领域的研究热点。脐带缆主要分为动态脐带缆与静态脐带缆,动态脐带缆主要与上层模块和水下采油设备相连,而静态脐带缆主要与采油树或海底管汇等水下生产设备相连。动态脐带缆在安装就位过程中,经常受到海流、海浪和浮体运动的影响,需要进行详细的力学分析以确保其在生命周期内的安全运行,而静态脐带缆通常考虑海床稳定性的影响。动态脐带缆常见的线型有悬链线型、缓波型、陡波型等。缓波型与陡波型由于浮力段的添加,可以有效降低顶端悬挂点处张力,可减小恶劣环境对触地点处的影响[5-8]。随着工作水深、缆线长度与重量的增加,缆线顶端悬挂点处张力增大,同时海况环境也会导致缆线顶端悬挂处张力变化。在恶劣的环境载荷作用下,脐带缆可能会发生结构的拉伸破坏、弯曲破坏或者疲劳破坏。因此,需要考虑在各种海况环境下可能发生的失效形式,防止脐带缆结构失效。为实现脐带缆的安全铺设过程,需要对脐带缆张力进行研究[9-10]。

脐带缆线型和海况环境会影响脐带缆的动力特性,因此研究典型海况环境下的不同线型脐带缆十分必要。……