汤历平 姚 红 罗 衡 宋柯楠 石咏衡

(1.西南石油大学机电工程学院 2.中海油安全技术服务有限公司 3.国家石油天然气管网集团有限公司油气调控中心)

0 引言

油气勘探开发从陆地转向海洋是当前的大趋势，恶劣的海洋环境给油气资源运输管道的研究与设计带来了诸多挑战[1]。海洋非粘结柔性管相比传统的钢管具有更好的柔韧性、适用性和可回收性，成为“海洋石油生命线”，承担着水上浮式生产系统和水下生产系统间的重要运输任务[2]。

海洋非粘结柔性管结构复杂，各层功能不同且相对独立，复杂的结构以及各层结构可能出现不同种类的损伤和失效也使得对柔性管的研究变得更加困难[3]。即便如此，国内外学者在此领域仍做了大量的研究工作，主要的研究方法是解析法和有限元法。在假设无摩擦的条件下，S.SAEVIK 和N.H.OSTERGAARD 等[4－5]基于弯曲梁平衡系统，推导出一系列高阶微分方程来表示柔性管的本构关系和平衡条件，预测了柔性管在载荷下的不稳定性，但是该假设使结果有一定的局限性。S.SAEVIK[6]提出基于轴对称效应的应力预测模型来表示柔性管抗拉铠装层弯曲应力状态，并用相应的试验验证了该公式在动态应力和疲劳方面的性能，结果表明预测模型精度因子较高。M.A.VAZ等[7]借助有限元方法建立柔性管完整模型来预测管道的几种不同的失效模式。A.EBRAHIMI 等[8]通过建立连续介质有限元模型，研究了轴对称加载条件下非粘结柔性管的机械响应。相……