ICS75.180.10 SY E 94 备案号：57725—2017 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T7340—2016 立管干涉 Riserinterference 2016-12-05发布 2017-05-01实施 国家能源局 发布 SY/T7340—2016 目 次 前言· 1 总则 1 设计方法 2 3水动力相互作用 立管净距评估 11 附录A（资料性附录） 水动力相互作用现象介绍 ·14 附录B（资料性附录） 分析思考 -18 附录C（资料性附录） 钢管局部碰撞应力分析 :23 参考文献 27 SY/T7340—2016 前言 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。 本标准使用翻译法等同采用了挪威船级社的DNVRPF203：2009Riserinterference（英文版）。 本标准与DNVRPF203：2009在结构上一致。 本标准与DNVRPF203：2009在技术性上一致。 本标准由海洋石油工程专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：海洋石油工程股份有限公司。 本标准起草人：钟文军、孙国民、何杨、何宁、郝双户、王乐芹、杨伟、雷震名。 11 SY/T7340—2016 立管干涉 1总则 1.1概述 随着油气勘探开发走向深水，海洋立管长度不断增加，立管间出现干涉的风险也在加大，给出一 种更加准确的立管干涉评估方法显得日益重要。 以往常见的设计作法是在正常条件下甚至在极端条件下都不应出现立管碰撞。本标准推荐了立管 干涉评估的分析程序和设计标准。 1.2目的 本标准的总体目标是推荐一种设计分析方法，并提供合理的设计标准和立管干涉评估指南。 人们尚末充分理解立管干涉所包含的复杂物理现象，并对此正在进行研究。本标准的日的是总结 归纳截至目前的工业界共识。 1.3范围及应用 工作范围是首先提出可行的分析策略框架和实用设计程序，着重于如何评估立管是否发生碰撞。 本标准所指的“立管”适用于各种立管系统，如脐带缆、柔性立管、钢悬链线立管（SCRs）和顶张 紧式立管（TTRs）。 为了得到一个完整的可行性分析和实用设计程序框架，宜考虑以下内容： 1）整体框架和设计方法。 2）安全原理。 3）环境条件和荷载。 4）分析策略和水动力相互作用模型。 5）接受标准和基本要求。 安全原理和设计原则应采用DNVOSF2015I中适用的部分。然而，如果任何公认规范考虑了本 标准所讨论的整套极限状态方法，则原则上都可接受。本标准的基本原则与公认规范一致且反映了最 先进的工业界作法和最新研究成果。 鉴于干涉预测具有高度的不确定性，采用立管安全系数准则的方法并不适用于立管干涉评估。因 此，应采用保守的环境模型和分析方法，参见DNVOSF2015I和APIRP2RD。就目前的经验水平 而言，一般的准则既不可行也不够理想。 本标准支持并符合DNVOSF20115I。 1.4定义 1.4.1 偶然荷载 accidental loads 由于突发的意外事件在立管系统上产生的荷载。典型偶然事件的年发生概率小于10。 1 SY/T7340—2016 1.4.2 净距clearance 立管外表面间的最小间距。 1.4.3 涂层coating 在立管外表面，保护立管免受外界损伤的涂覆物。 1.4.4 顺应式形态 compliantconfiguration 形如悬链线的立管/脐带缆形态的统称，如自由悬挂型、顺应波型、懒波型和陡波型等形态。 1.4.5 计算流体动力学 computationalfluiddynamics (CFD) 通过求解流固耦合方程来模拟和解释相关物理现象的数值方法。 1.4.6 失效failure 事件引起的不利情况导致： 部件或系统功能的长失； 功能退化造成设备、人员或环境的安全性显著降低。 1.4.7 疲劳 fatigue 循环荷载引起的材料损伤。 1.4.8 力系数forcecoefficients 与相对位置有关的拖史力和升力的无量纲系数。 1.4.9 整体分析globalanalysis 浮体和立管在波流作用下受迫响应分析。 1.4.10 水动力相互作用 hydrodynamicinteraction 由于流体中邻近结构的存在而引起的相互作用，如处于上游立管尾流中的下游立管会受到上游立 管的影响。 1.4.11 碰撞角impactangle 立管发生碰撞时，在碰撞位置处相对速度欠量与两立管轴心连线的夹角，亦称为接触角。 1.4.12 碰撞事件impactevent 立管的显著运动引起的立管撞击称之为碰撞事件。每个碰撞事件可能引发多个连续的峰值应力， 对于线碰撞典型的峰值应力为4~5个，点碰撞为1~2个。 1.4.13 碰撞速度 impactvelocity 碰撞时两个立管的相对速度，表示为Ure。 1.4.14 极限状态 limitstate 超出此状态立管或部分立管将不再满足功能或操作要求。例如立管结构失效（破裂或局部屈曲） 2 SY/T73402016 或操作受限（冲程或操作间隙不满足要求）。 1.4.15 线碰撞lineimpact 假定碰撞时立管轴线相互平行的理想碰撞情况。 1.4.16 荷载load 引起立管上产生应力、应变、变形、位移、运动等响应的物理作用。 1.4.17 荷载效应loadeffect 单一荷载或组合荷载在结构上产生的响应和作用，如弯矩、有效轴力、应力、应变、变形等。 1.4.18 数值流体流动模型 numericalfluidflowmodels 计算流体动力学（CFD）软件求解出的力和流场。 1.4.19 操作、正常操作operation，normaloperation 立管系统口常操作情况。 1.4.20 点碰撞pointimpact 假定碰撞时立管轴线不平行导致的局部小面积碰撞情况。 1.4.21 折减速度reducedvelocity 用于评估漩涡释放引起的涡激振动（VIV）的无量纲速度参数。 1.4.22 立管列阵riserarray 顶张紧式立管系统，包含多个竖直或接近竖直的立管。典型的立管列阵中分布有多达20个立管。 1.4.23 立管干涉 步riserinterference 立管的最小间距小于接受标准的情况。 1.4.24 立管张紧器系统risertensionersystem 为立管提供张力的同时，对浮体和立管之间的相对垂向运动（冲程）提供补偿的设备。 1.4.25 安全系数safetyfactors 将满足可靠指标的下限抗力转化为设计抗力的分项安全系数。 1.4.26 筛选分析 screening analysis 通过限定问题范围从而辨识出是否需要对问题进行更高级分析的一种方法。 1.4.27 并行布置 side-by-sidearrangement 参见图1。 1.4.28 交错布置 staggered arrangement 参见图1。 3 SY/T7340—2016 1.4.29 螺旋列板 strakes 附在立管外侧用以缓解涡激振动（VIV）响应的螺旋式结构构件。 1.4.30 串联布置 tandemarrangement 参见图1。 1.4.31 未扰动的流体流动模型 undisturbed fluidflowmodel 忽略水动力相互作用的分析方法。 1.4.32 涡激振动 vortexinducedvibrations(VIV) 由漩涡释放引起的共振。 1.4.33 尾流激振wakeinducedoscillations（WIO） 处于上游立管尾流中的下游立管由于水弹性不稳定性导致的下游立管的运动。 1.4.34 重径比weight/diameterratio 单位长度管道的水下重量与外径的比值（WJD）。受海生物的影响，该值可能显著变化。 串联布置 迎面来流 交错布置 迎面来流 O 井行布置 迎面来流 图1 串联布置、交错布置和并行布置 1.5缩写 ALS：偶然极限状态（AccidentalLimitState） API：美国石油协会（AmericanPetroleumInstitute） CFD：计算流体动力学（ComputationalFluidDynamics） DNV：挪威船级社（DetNorskeVeritas） FD：频域（Frequency-Domain） FEM：有限元法（FiniteElementMethod） FLS：疲劳极限状态（FatigueLimitState） LF：低频（LowFrequency）