(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210820072.5 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 雷清龙　陈晨阳　祝效华　 (74)专利代理 机构 成都时誉知识产权代理事务 所(普通合伙) 5125 0 专利代理师 何悦 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种在役非粘结柔性立管剩余疲劳寿命评 估方法 (57)摘要 本发明公开了一种在役非粘结柔性立管剩 余疲劳寿命评估方法， 该方法包括： S1： 建立非粘 结柔性立管的截面力学模型， 得到其轴向拉伸刚 度、 扭转刚度和弯曲刚度等力学属性； S2： 测量海 洋环境参数， 确立海洋生产平台动力参数； S3： 建 立非粘结柔性立管系统全局模型； S4： 获得非粘 结柔性立管最危险位置的时域载荷； S5： 结合非 粘结柔性立管的截面力学模型获得最危险位置 处各层的时域应力； S6： 确定非粘结柔性立管各 层S‑N曲线； S7： 根据立管各层时域应力和各层S ‑ N曲线， 基于疲劳累计损伤准则， 推算出在役 非粘 结柔性立管剩余疲劳寿命。 本发明的有益效果 是， 能有效求解非粘结柔性立管最危险位置， 并 根据环空监测结果更新S ‑N曲线， 确保剩余疲劳 寿命计算精度。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115130314 A 2022.09.30 CN 115130314 A 1.一种在役非粘结柔 性立管剩余 疲劳寿命评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 建立非粘结柔性立管的截面力学模型， 得到非粘结柔性立管轴向拉伸刚度、 扭转刚 度和弯曲刚度等力学属性； S2： 对非粘结柔性立管及海洋生产平台所处海洋环境进行测量， 确立海洋生产平台动 力参数； S3： 根据所述非粘结柔性立管的力学属性、 立管设计构型、 海洋环境和海洋生产平台动 力等参数， 建立非粘结柔 性立管系统全局模型； S4： 利用非粘结柔性立管系统全局模型计算非粘结柔性立管系统静力、 动力响应， 获得 非粘结柔 性立管最危险位置， 并求得最 危险位置的时域载荷； S5： 结合非粘结柔性立管截面力学模型和最危险位置时域载荷， 获得最危险位置处非 粘结柔性立管各层时域应力； S6： 开展非粘结柔性立管环空检测， 获得非粘结柔性立管环 空介质， 并根据环空介质确 定非粘结柔 性立管各层S‑N曲线； S7： 根据立管各层时域应力和各层S ‑N曲线， 基于疲劳累计损伤准则， 计算立管各层疲 劳寿命， 并以最先失效层疲劳寿命作为立管疲劳失效寿命， 推算出在役非粘结柔性立管剩 余疲劳寿命。 2.根据权利要求书1所述的剩余疲劳寿命评估方法， 其特征在于： 所述非粘结柔性立管 至少包括 最外密封层、 中间层和最内密封层， 中间层至少包括两层螺 旋缠绕的金属承载层。 3.根据权利要求书1所述的剩余疲劳寿命评估方法， 其特征在于： 所述非粘结柔性立管 截面力学模型还可求 解出不同载荷形式下 各层的应力、 应 变结果。 4.根据权利要求书1所述的剩余疲劳寿命评估方法， 其特征在于： 所述海洋环境主要包 括风、 浪、 流等参数， 所述海洋生产平台动力参数主要包括运动位移RAO、 二阶平均漂移力系 数、 附加阻尼系数和附加质量 等。 5.根据权利要求书1所述的剩余疲劳寿命评估方法， 其特征在于： 所述非粘结柔性立管 系统全局模 型中的波浪载荷可利用JONSWAP谱的随机波理论获得， 海流载荷可利用Mor ison 方程获得。 6.根据权利要求书1所述的剩余疲劳寿命评估方法， 其特征在于： 所述静力、 动力响应 主要包括立管所受张力、 弯 矩和弯曲 曲率。 7.根据权利要求书1所述的剩余疲劳寿命评估方法， 其特征在于： 所述非粘结柔性立管 环空为最外密封层和最内密封层之间的环形空间。 8.根据权利要求书1所述的剩余疲劳寿命评估方法， 其特征在于： 所述环 空介质主要包 括水、 二氧化 碳及硫化氢等腐蚀介质。 9.根据权利要求书1所述的剩余疲劳寿命评估方法， 其特征在于： 所述环 空监测为间歇 检测， 时间 间隔为1个月、 1个季度或1年 不等。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115130314 A 2一种在役非粘结柔性立 管剩余疲劳寿命评估方 法 技术领域 [0001]本发明涉及海洋油气资源开采领域， 更具体地说， 涉及一种用于海洋油气开采的 在役非粘结柔 性立管的剩余 疲劳寿命评估方法。 背景技术 [0002]立管连接水面生产平台和海底生产系统， 被誉为海洋油气资源开发的生命线。 非 粘结柔性立管具有安装便捷、 可回收、 耐热、 柔性、 防腐、 新材料、 新结构与平台耦合较弱以 及设计空间大等优点。 并且， 随着国内海洋油气资源开采的不断发展， 对非粘结柔性立管的 需求逐渐增大。 但是， 不断增加的海洋开采深度和恶劣的海洋环境， 对非粘结柔性立管的应 用提出了更高的要求。 [0003]非粘结柔性立管的疲劳寿命评估是API标准中的规定内容， 也是非粘结柔性立管 应用的必要环节。 但是， 目前我国对非粘结柔性立管的疲劳寿命主要依靠国外， 还未形成有 效的在役非粘结柔性立管疲劳寿命的评估技术， 属我国在深海海洋油气资源开采中的卡脖 子技术之一。 [0004]因此， 亟需提出一种在役非粘结柔性立管疲劳寿命的评估方法， 对保障海洋油气 资源安全开采具有重要意 义。 发明内容 [0005]本发明的目的在于： 提出一种在役非粘结柔性立管疲劳寿命的评估方法， 对在役 非粘结柔 性立管的剩余 疲劳寿命进行评估， 确保海洋油气资源安全开采。 [0006]为了实现以上目的， 本发明采用的技 术方案： [0007]一种在役非粘结柔 性立管剩余 疲劳寿命评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： [0008]S1： 建立非粘结柔性立管的截面力学模型， 得到非粘结柔性立管轴向拉伸刚度、 扭 转刚度和弯曲刚度等力学属性； [0009]S2： 对非粘结柔性立管及海洋生产平台所处海洋环境进行测量， 确立海洋生产平 台动力参数； [0010]S3： 根据所述非粘结柔性立管的力学属性、 立管设计构型、 海洋环境和海洋生产平 台动力等 参数， 建立非粘结柔 性立管系统全局模型； [0011]S4： 利用非粘结柔性立管系统全局模型计算非粘结柔性立管系统静力、 动力响应， 获得非粘结柔 性立管最危险位置， 并求得最 危险位置的时域载荷； [0012]S5： 结合非粘结柔性立管截面力学模型和最危险位置时域载荷， 获得最危险位置 处非粘结柔 性立管各层时域应力； [0013]S6： 开展非粘结柔性立管环空检测， 获得非粘结柔性立管环空介质， 并根据环空介 质确定非粘结柔 性立管各层S‑N曲线； [0014]S7： 根据立管各层时域应力和各层S ‑N曲线， 基于疲劳累计损伤准则， 计算立管各 层疲劳寿命， 并以最先失效层疲劳寿命作为立管疲劳失效寿命， 推算出在役非粘结柔性立说　明　书 1/3 页 3 CN 115130314 A 3