JP2014112061A - System and method for estimating behaviour/stress distribution of underwater linear structure - Google Patents

System and method for estimating behaviour/stress distribution of underwater linear structure Download PDF

Info

Publication number
JP2014112061A
JP2014112061A JP2012266678A JP2012266678A JP2014112061A JP 2014112061 A JP2014112061 A JP 2014112061A JP 2012266678 A JP2012266678 A JP 2012266678A JP 2012266678 A JP2012266678 A JP 2012266678A JP 2014112061 A JP2014112061 A JP 2014112061A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
linear structure
behavior
underwater linear
stress distribution
accelerometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012266678A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshito Ando
義人 安藤
Akira Oshima
明 大島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2012266678A priority Critical patent/JP2014112061A/en
Publication of JP2014112061A publication Critical patent/JP2014112061A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and a method for estimating the behaviour/stress distribution of an underwater linear structure.SOLUTION: The system and the method for estimating behavior/stress distribution of an underwater linear structure comprises: a riser pipe 11 of the underwater linear structure extending to a sea bottom side from a sea surface side; an accelerometer for measuring an acceleration due to a tidal velocity with a prescribed interval retained for the underwater linear structure; a measured data storage unit for storing measured data acquired from the accelerometer; a database storage unit for previously executing a calculation with the tidal velocity/distribution as a parameter, and constructing and storing the database of acceleration spectra/behavior/stress distribution of the underwater linear structure at each measurement point; calculating the acceleration spectra stemming from the accelerometer measured in a short period from a calculation result acquired from the measured data from the accelerometer at each position; and output means for making the acquired acceleration spectra match with the database of the acceleration spectra/behavior/stress distribution stored in the database storage unit, and extracting the nearest tidal velocity/distribution, and outputting the behavior/stress distribution for the underwater linear structure at the measuring time.

Description

本発明は、水中線状構造物の挙動・応力分布推定システム及び方法に関するものである。   The present invention relates to an underwater linear structure behavior / stress distribution estimation system and method.

洋上のプラットフォーム(石油開発用、科学調査用等)や船舶の下方に長いパイプ等のライザー(以下、「ライザー管」ともいう。)を吊り下げて海底作業を行うための掘削用ライザーや、洋上のプラットフォームへ海底油田から採取した原油を持ち上げるために用いられる生産用ライザー等の水中線状構造物が知られている。このような海底での作業をするためのライザーは非常に細長い構造をしており、ライザーの全長は数千mに及ぶことがある。   Offshore platforms (for oil development, scientific research, etc.), risers for excavation for suspending long pipe risers (hereinafter also referred to as “riser pipes”) below the ship, Underwater linear structures such as production risers that are used to lift crude oil from offshore oil fields to other platforms are known. A riser for working on such a seabed has a very long structure, and the total length of the riser can reach several thousand meters.

また、近年では強い潮流が存在する海域でのライザーの運用が増加しつつある。そのため、潮流に起因してライザーから発生する渦による励振力の振動周期とライザーの固有振動数とが一致する場合には、ライザーは渦励振(VIV:Vortex Induced Vibration)することになる。渦励振により励起される振動数1〜数Hz程度の振動に対してライザーが共振した場合には疲労破壊が発生する虞があるため、ライザー全体に亙って応力や変位等を計測してライザーの疲労状態を把握する必要がある。   In recent years, riser operations have been increasing in areas where strong currents exist. Therefore, when the vibration period of the excitation force due to the vortex generated from the riser due to the tidal current matches the natural frequency of the riser, the riser will be vortex-induced (VIV) vortex induced vibration (VIV). When the riser resonates with vibrations of about 1 to several Hz excited by vortex excitation, there is a risk of fatigue failure. Therefore, the riser is measured by measuring stress and displacement over the entire riser. It is necessary to grasp the fatigue state.

ライザーの応力や変位を計測する方法としては、例えば、ライザー管の表面に加速度計や光ファイバー等のセンサを取り付けて海水の流れに対するライザーの応答を計測する方法が提案されている。   As a method for measuring the stress and displacement of the riser, for example, a method of measuring a response of the riser to the flow of seawater by attaching a sensor such as an accelerometer or an optical fiber to the surface of the riser pipe has been proposed.

例えば、ライザー管の表面に予め光ファイバーを接着して敷設しておき、光ファイバーの入射光に対する反射光を受信して、ライザー管に加わる応力を計算するライザー管の応答分布計測システムが開示されている(例えば、特許文献1参照)。   For example, a response distribution measurement system for a riser pipe is disclosed in which an optical fiber is bonded and laid on the surface of the riser pipe in advance, the reflected light with respect to the incident light of the optical fiber is received, and the stress applied to the riser pipe is calculated. (For example, refer to Patent Document 1).

また、ライザーを潮流のある海域で使用する場合、ライザーに作用する流体抵抗を低減することや、ライザーから発生する渦による渦励振を防止することのために、流線型、楕円形または長円形等の断面形状を有するカバー(フェアリング)を設置することが提案されている。   Also, when using the riser in tidal currents, streamlined, elliptical, oval, etc. to reduce fluid resistance acting on the riser and to prevent vortex excitation caused by the vortex generated from the riser It has been proposed to install a cover (fairing) having a cross-sectional shape.

例えば、フェアリングがライザー管の周囲を回転して潮流の方向に対し、抵抗のもっとも小さくなる方向にその向きが変化でき、水深方向に全て同じ形状・サイズのものを等間隔(同じ設置間隔)で設置することが開示されている(例えば、特許文献2参照)。   For example, when the fairing rotates around the riser pipe, the direction of the tidal current can change in the direction of the smallest resistance, and all the same shape and size are equally spaced in the water depth direction (same installation interval) (See, for example, Patent Document 2).

特開2012−98239号公報JP 2012-98239 A 特開2010−7434号公報JP 2010-7434 A

ところで、ライザー管の構造は非常に細長いため海水の流れに対するライザー管各部分の応答のモードは、十数次から百次オーダーの高次の振動モードになる。従って、ライザー管の表面に加速度計を取り付けてライザー管の応答を計測する方法では、多数の計測点が必要となるが、計測用ケーブルの取り回し等の困難さのために数点の計測点しか設けることができない、という問題がある。
この結果、ライザー全体に亙って応力や変位等を正確に計測することは難しい。
By the way, since the structure of the riser pipe is very long, the mode of response of each part of the riser pipe to the flow of seawater becomes a high-order vibration mode of the tenth order to the hundredth order. Therefore, the method of measuring the response of the riser tube by attaching an accelerometer to the surface of the riser tube requires a large number of measurement points, but due to the difficulty in handling the measurement cable, only a few measurement points are required. There is a problem that it cannot be provided.
As a result, it is difficult to accurately measure stress and displacement over the entire riser.

そこで、ライザー全体に亙って任意の部分での挙動・応力分布を推定する技術の出現が切望されている。   Therefore, the advent of a technique for estimating behavior / stress distribution in an arbitrary part over the entire riser is desired.

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、水中線状構造物での挙動を把握することができる水中線状構造物の挙動・応力分布推定システム及び方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a system and method for estimating the behavior / stress distribution of an underwater linear structure capable of grasping the behavior of the underwater linear structure. And

上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、海面側から海底側に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してなる水中線状構造物と、前記水中線状構造物に所定間隔を持って、潮流速による加速度を計測する加速度計と、この加速度計により得られた計測データを格納する計測データ格納部と、潮流速・分布をパラメータとした計算を事前に実施し、各計測点での水中線状構造物の加速度スペクトル・挙動・応力分布のデータベースを構築し、格納するデータベース格納部と、水中線状構造物の各位置の加速度計からの計測データから求めた計算結果より、短期期間計測した加速度計由来の加速度スペクトルを算出し、得られた加速度スペクトルを、前記データベース格納部に格納した加速度スペクトル・挙動・応力分布のデータベースとマッチングさせ、最も近い潮流速・分布を抽出し、計測時の水中線状構造物に対する挙動・応力分布を出力する出力手段と、を具備することを特徴とする水中線状構造物の挙動・応力分布推定システムにある。   The first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is an underwater linear structure obtained by continuously extending a plurality of pipes in the vertical direction from the sea surface side to the sea floor side, and the underwater wire. Accelerometer that measures acceleration due to tidal flow velocity with a predetermined interval in the structure, measurement data storage unit that stores measurement data obtained by this accelerometer, and calculation using tidal flow velocity and distribution as parameters in advance The database of the acceleration spectrum, behavior and stress distribution of the underwater linear structure at each measurement point is constructed and stored, and the measurement data from the accelerometer at each position of the underwater linear structure The acceleration spectrum derived from the accelerometer measured for a short period of time is calculated from the calculation result obtained from the above, and the obtained acceleration spectrum is stored in the database storage unit as the acceleration spectrum, behavior, and stress components. An output means for extracting the nearest tidal flow velocity / distribution and outputting the behavior / stress distribution for the underwater linear structure at the time of measurement. It is in the behavior / stress distribution estimation system.

第2の発明は、第1の発明において、前記加速度計が、所定間隔を持って、ライザー管の継ぎ手に、耐圧容器に保管されて設置されていることを特徴とする水中線状構造物の挙動・応力分布推定システムにある。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the underwater linear structure according to the first aspect, wherein the accelerometer is stored and installed in a pressure vessel at a joint of the riser pipe with a predetermined interval. It is in the behavior / stress distribution estimation system.

第3の発明は、海面側から海底側に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してなる水中線状構造物の挙動・応力分布推定方法であって、予め水中線状構造物に対する潮流速・分布をパラメータとした計算を実施し、各計測点での水中線状構造物の加速度スペクトル・挙動・応力分布のデータベースを構築し格納するデータベース格納ステップと、前記水中線状構造物に所定間隔を持って設置された加速度計を用い、潮流速による加速度を計測する計測ステップと、前記水中線状構造物の各位置の加速度計からの計測データから求めた計算結果より、短期期間計測した加速度計由来の加速度スペクトルを算出する加速度スペクトル算出ステップと、前記計測により得られた加速度スペクトルを、前記格納されたデータベースとマッチングさせ、最も近い潮流速・分布を抽出し、計測時の水中線状構造物に対する挙動・応力分布を出力する出力ステップと、を有することを特徴とする水中線状構造物の挙動・応力分布推定方法にある。   A third invention is a method for estimating the behavior / stress distribution of a submerged linear structure obtained by continuously extending a plurality of pipes in a vertical direction from the sea surface side to the sea bottom side. A database storage step of performing calculation using the tidal velocity / distribution of the object as a parameter, and constructing and storing a database of acceleration spectrum / behavior / stress distribution of the underwater linear structure at each measurement point; and the underwater linear structure Using a measurement step to measure acceleration due to tidal flow velocity using an accelerometer installed at a predetermined interval on the object and a calculation result obtained from measurement data from the accelerometer at each position of the underwater linear structure, An acceleration spectrum calculation step for calculating an acceleration spectrum derived from the accelerometer measured for a period of time and an acceleration spectrum obtained by the measurement are mapped to the stored database. And output the behavior / stress distribution of the underwater linear structure at the time of measurement, and output the behavior / stress distribution of the underwater linear structure at the time of measurement. In the estimation method.

本発明によれば、計測した加速度のデータより加速度スペクトルを算出し、加速度スペクトルのデータベースとマッチングさせ、最も近い潮流速・分布を抽出し、その時の挙動・応力分布を出力手段により出力する。これにより、水中線状構造物の応答を推定することができる。   According to the present invention, the acceleration spectrum is calculated from the measured acceleration data, matched with the acceleration spectrum database, the closest tidal flow velocity / distribution is extracted, and the behavior / stress distribution at that time is output by the output means. Thereby, the response of the underwater linear structure can be estimated.

図1は、実施例に係る水中線状構造物の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an underwater linear structure according to an embodiment. 図2は、ライザー管の継ぎ手に設置するセンサの設置状況を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an installation state of sensors installed at the joint of the riser pipe. 図3は、計測データをもとに、データベースをマッチングする手順を示す概説図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a procedure for matching a database based on measurement data. 図4は、推定方法の工程の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of steps of the estimation method. 図5は、計測データと、計算データとを示す概説図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing measurement data and calculation data. 図6は、実施例に係る他の水中線状構造物の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of another underwater linear structure according to the embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.

図1は、実施例に係る水中線状構造物の概略構成図である。図2は、ライザー管の継ぎ手に設置するセンサの設置状況を示す概略図である。図3は、計測データをもとに、データベースをマッチングする手順を示す概説図である。図4は、推定方法の工程の一例を示すフローチャートである。図5は、計測データと、計算データとを示す概説図である。図6は、実施例に係る他の水中線状構造物の概略構成図である。
図1に示すように、水中線状構造物は、海面S側から海底G側に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してなるライザー管11よりなり、洋上のプラットフォーム(石油開発用、科学調査用等)や船舶から水中線状構造物を吊り下げて海底作業を行うための掘削用のライザーや、洋上のプラットフォームへ海底油田から採取した原油を持ち上げるために用いられる生産用ライザー等に適用される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an underwater linear structure according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic view showing an installation state of sensors installed at the joint of the riser pipe. FIG. 3 is a schematic diagram showing a procedure for matching a database based on measurement data. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of steps of the estimation method. FIG. 5 is a schematic diagram showing measurement data and calculation data. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of another underwater linear structure according to the embodiment.
As shown in FIG. 1, the underwater linear structure includes a riser pipe 11 formed by continuously extending a plurality of pipes in the vertical direction from the sea surface S side to the sea bottom G side. (For development, scientific research, etc.), a riser for excavation for suspending underwater linear structures from ships, and for production used to lift crude oil collected from offshore oil fields to an offshore platform Applies to risers etc.

ライザー管11は、例えば20m〜数十mのライザー管を複数の直列的に連結した構造を有しており、その全長は数千m(海面Sから海底Gまでの深さD)に達するものである。   The riser pipe 11 has a structure in which, for example, 20 m to several tens of m riser pipes are connected in series, and the total length reaches several thousand m (depth D from the sea surface S to the sea floor G). It is.

洋上に浮かぶ浮体13は、海上からライザー管11を海中に配設し、その先端は海底Gに達している。浮体13は、例えば、船舶や洋上のプラットフォームである。ライザー管11として、例えば、掘削用のライザー管では、先端部分で海底Gを掘削する。なお、ライザー管11と海底Gとの境界には噴出防止装置(BOP:Blowout Preventer)14が配設されている。   The floating body 13 floating on the ocean has the riser pipe 11 disposed in the sea from the sea, and the tip thereof reaches the seabed G. The floating body 13 is, for example, a ship or an offshore platform. As the riser pipe 11, for example, a riser pipe for excavation excavates the seabed G at the tip portion. A blowout preventer (BOP) 14 is disposed at the boundary between the riser pipe 11 and the seabed G.

図2は、図1中のX部分のライザー管11の拡大した構成図であり、ライザー管11の継ぎ手に設置するセンサの設置状況を示す概略を示している。
図2に示すように、ライザー管11を構成する複数のライザー11a、11b、11c、11d・・・を各継ぎ手17a、17bを用いて連結している。そして、ライザー11a、11b、11cの下側の継ぎ手17bの一部には耐圧容器18a、18b、18cが設置されている。
FIG. 2 is an enlarged configuration diagram of the riser pipe 11 at the portion X in FIG. 1, and schematically shows the installation status of sensors installed at the joint of the riser pipe 11.
As shown in FIG. 2, a plurality of risers 11a, 11b, 11c, 11d,... Constituting the riser pipe 11 are connected using joints 17a, 17b. And pressure-resistant containers 18a, 18b, and 18c are installed in a part of the lower joint 17b of the risers 11a, 11b, and 11c.

この耐圧容器18a・・・内には、潮流15(図1参照)によるライザー管11への加速度を計測する加速度計が収納されており、図示しないケーブルで浮体13側の計測・演算手段12に計測データが随時送られている。
ここで、加速度計は、任意の位置におけるライザー管11の各種振動による加速度を計測するものである。
また、データの送信はケーブル以外に、所定間隔に設置された超音波送信によるデータ授受手段を用いるようにしても良い。
The pressure vessel 18a... Contains an accelerometer that measures the acceleration to the riser pipe 11 caused by the tidal current 15 (see FIG. 1), and is connected to the measuring / calculating means 12 on the floating body 13 side by a cable (not shown). Measurement data is sent from time to time.
Here, the accelerometer measures acceleration due to various vibrations of the riser tube 11 at an arbitrary position.
In addition to data transmission, data transmission / reception means by ultrasonic transmission installed at a predetermined interval may be used for data transmission.

図3は、加速度計の計測データをもとに、データベースをマッチングする手順を示しており、先ず、ライザー管11(11a、11b、11c)の数点(本実施例では3点:a点、b点、c点)で、耐圧容器18a、18b、18c内に設置された加速度計により加速度データを計測する。   FIG. 3 shows a procedure for matching the database based on the measurement data of the accelerometer. First, several points of the riser tube 11 (11a, 11b, 11c) (three points in this embodiment: a point, Acceleration data is measured by accelerometers installed in the pressure-resistant containers 18a, 18b, and 18c at points b and c).

次に、計測データは計測・演算手段12に送られ、ここで、計測データからの各点(3点)の標準偏差を求める。   Next, the measurement data is sent to the measurement / calculation means 12, where the standard deviation of each point (three points) from the measurement data is obtained.

求めた加速度の標準偏差を図3(B)に示す。
この図3(B)に示す標準偏差では、加速度計の間の挙動・応力分布がどのようになるかの推定は不可能である。
The standard deviation of the calculated acceleration is shown in FIG.
With the standard deviation shown in FIG. 3B, it is impossible to estimate the behavior / stress distribution between the accelerometers.

そこで、予め計算していたデータベースとマッチングし、最も近い挙動・応力分布を抽出する。
この抽出した挙動・応力分布の出力を図3(C)に示す。
Therefore, the closest behavior / stress distribution is extracted by matching with a previously calculated database.
The output of the extracted behavior / stress distribution is shown in FIG.

図3(C)に示す結果により、従来のような数点で計測した計測データから、全体の挙動(応力、変位)を推定することが困難であったものが、任意点での挙動を把握することができる。   From the results shown in FIG. 3C, it was difficult to estimate the overall behavior (stress, displacement) from the measurement data measured at several points as in the past, but grasp the behavior at an arbitrary point can do.

以下、水中線状構造物の数点で計測された挙動データ(加速度、角加速度)を基にした挙動・応力分布を推定する手順を説明する。
図4は、推定方法の工程の一例を示すフローチャートである。以下、図4に示す処理は、全自動で実行しても良いし、オペレータが各工程を実行する装置を操作して実行しても良い。
Hereinafter, a procedure for estimating behavior / stress distribution based on behavior data (acceleration, angular acceleration) measured at several points of the underwater linear structure will be described.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of steps of the estimation method. Hereinafter, the processing shown in FIG. 4 may be executed fully automatically, or may be executed by an operator operating an apparatus that executes each process.

1)データベース格納ステップ
予め水中線状構造物であるライザー管11に対する潮流速・分布をパラメータとした計算を実施し、各計測点での水中線状構造物の加速度スペクトル・挙動・応力分布のデータベースを構築し格納する(ステップS11)。
2)計測ステップ
水中線状構造物に所定間隔を持って設置された加速度計を用い、潮流速による加速度を計測する(ステップS12)。
3)加速度スペクトル算出ステップ
水中線状構造物の各位置の加速度計からの計測データから求めた計算結果より、短期期間計測した加速度計由来の加速度スペクトルを算出する(ステップS13)。
4)出力ステップ
この計測により得られた加速度スペクトルを、前記格納されたデータベースとマッチングさせ、最も近い潮流速・分布を抽出し、計測時の水中線状構造物に対する挙動・応力分布を出力する(ステップS14)。
1) Database storage step A calculation is made in advance using the tidal flow velocity / distribution of the riser pipe 11, which is an underwater linear structure, as a parameter, and the acceleration spectrum / behavior / stress distribution database of the underwater linear structure at each measurement point. Is constructed and stored (step S11).
2) Measurement step Acceleration due to the tidal velocity is measured using an accelerometer installed on the underwater linear structure with a predetermined interval (step S12).
3) Acceleration spectrum calculation step From the calculation result obtained from the measurement data from the accelerometer at each position of the underwater linear structure, an acceleration spectrum derived from the accelerometer measured for a short period is calculated (step S13).
4) Output step The acceleration spectrum obtained by this measurement is matched with the stored database, the nearest tidal velocity / distribution is extracted, and the behavior / stress distribution for the underwater linear structure at the time of measurement is output ( Step S14).

具体的には、前記データベースとしては、例えば潮流速・分布をパラメータとした計算を事前に実施し、計測点での加速度スペクトル・挙動・応力分布のデータベースを構築しておく。   Specifically, as the database, for example, calculations using tidal flow velocity / distribution as parameters are performed in advance, and a database of acceleration spectrum / behavior / stress distribution at the measurement point is constructed.

ついで、浮体13上での計測・演算手段12を用いて、短期間計測した加速度のデータより加速度スペクトルを算出し、加速度スペクトルのデータベースとマッチングさせ、最も近い潮流速・分布を抽出し、その時の挙動・応力分布を出力手段により出力する。
これにより、水中線状構造物の応答を推定することができる。
Next, using the measurement / calculation means 12 on the floating body 13, the acceleration spectrum is calculated from the acceleration data measured for a short period, matched with the acceleration spectrum database, and the closest tidal velocity / distribution is extracted. The behavior / stress distribution is output by the output means.
Thereby, the response of the underwater linear structure can be estimated.

次に、図5に計測データをもとにして、計算データから挙動・応力分布を抽出する一例を示す。   Next, FIG. 5 shows an example of extracting the behavior / stress distribution from the calculation data based on the measurement data.

1) 加速度計で計測した計測データVmと予め複数の条件で計算した計算データVcの差分を各計測位置で得る。図5においては、計測データVmとしては、Vm1、Vm2、Vm3とする。また、予め複数の条件で計算した計算データVcとしては、Vc1(a)〜Vc3(a)、Vc1(b)〜Vc3(b)、Vc1(x)〜Vc3(x)とする。
2) そして、各計測位置でのVm−Vcの平均値が最小となる計算データを採用する。
例えば、各差分の平均値が、例えば下記「数1」で示すような場合、最小である計算データである「ケース(a)」の応答分布を採用する。
3) この採用の結果、ケース(a)の応答分布をライザー管11の応答と推定することとする。
この応答は、ライザー管11に生じている例えば加速度や歪、振動の波形(振幅及び周波数)を示している。
これにより、ライザー管11(11a、11b、11c・・・)の各間隔の応答を推定することができ、ライザー管への例えば疲労状態の把握が的確となる。
1) A difference between measurement data V m measured by an accelerometer and calculation data V c calculated in advance under a plurality of conditions is obtained at each measurement position. In FIG. 5, as the measurement data V m, and V m1, V m2, V m3 . The calculation data V c calculated in advance under a plurality of conditions includes V c1 (a) to V c3 (a) , V c1 (b) to V c3 (b) , V c1 (x) to V c3 (x ) .
2) Then, calculation data that minimizes the average value of V m -V c at each measurement position is adopted.
For example, when the average value of each difference is expressed by, for example, “Equation 1” below, the response distribution of “case (a)” that is the minimum calculation data is employed.
3) As a result of this adoption, the response distribution of case (a) is assumed to be the response of the riser tube 11.
This response indicates, for example, acceleration, strain, and vibration waveforms (amplitude and frequency) generated in the riser tube 11.
Thereby, the response of each space | interval of the riser pipe | tube 11 (11a, 11b, 11c ...) can be estimated, and grasping | ascertainment of the fatigue state to a riser pipe | tube becomes accurate.

Figure 2014112061
Figure 2014112061

ここで、複数の条件として、「海象気象条件」、「ライザー管11の仕様条件」、「オペレーション状態条件」等に基づくものであり、計測目的に応じて適宜変更するようにしている。   Here, the plurality of conditions are based on “sea state weather conditions”, “specification conditions of the riser pipe 11”, “operation state conditions”, and the like, and are appropriately changed according to the measurement purpose.

ここで、「海象気象条件」の例としては、1)波条件(例えば波高、波周期、波向き等)、2)風条件(例えば風速、風向等)、3)潮流(海流)条件(例えば流速、流向等)を検討することができる。   Here, as examples of “sea state meteorological conditions”, 1) wave conditions (for example, wave height, wave period, wave direction, etc.), 2) wind conditions (for example, wind speed, wind direction, etc.), 3) tidal current (sea current) conditions (for example, Flow velocity, flow direction, etc.).

また、「ライザー管11の仕様条件」の例としては、1)ライザー管11の寸法(例えば長さ、外径、内径、重量等)、2)ライザー管11の剛性(引張強度、曲げ強度等)、3)浮力体の有無等を検討することができる。   Examples of the “specification conditions of the riser pipe 11” include 1) dimensions of the riser pipe 11 (eg, length, outer diameter, inner diameter, weight, etc.), 2) rigidity of the riser pipe 11 (tensile strength, bending strength, etc.) 3) The presence or absence of a buoyant body can be examined.

また、「オペレーション状態条件」の例としては、1)掘削状態(ライザー管11が海底に設置されている状態)、2)ハングオフ状態(ライザー管を海底から離して海中で吊り下げている状態)、3)移動状態(ハングオフ状態でその海域から移動する状態)等を検討することができる。
また、これら以外であっても、疲労状態の把握に寄与する条件であれば適宜追加することもできる。
Examples of the “operation state condition” are 1) excavation state (a state where the riser pipe 11 is installed on the seabed), 2) hang-off state (a state where the riser pipe is suspended from the seabed in the sea) 3) A moving state (a state of moving from the sea area in a hang-off state) can be examined.
Moreover, even if it is other than these, if it is the conditions which contribute to the grasp of a fatigue state, it can also add suitably.

図6は、実施例に係る他の水中線状構造物の概略構成図である。
前述のようにして求めた挙動・応力分布を元に、潮流15が強い場所(強潮流15a)を推定することができることとなる。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of another underwater linear structure according to the embodiment.
Based on the behavior / stress distribution obtained as described above, it is possible to estimate a place where the tidal current 15 is strong (strong tidal current 15a).

そして、計測前に固定していたライザー管11の渦励振(VIV)を抑制するためフェアリング21の位置を、浮体13側の制御装置23の指令により、ケーブル22を介して図示しない移動手段等により移動させることにより、ライザー管11に作用する流体抵抗を低減することができる。   And the position of the fairing 21 in order to suppress the vortex excitation (VIV) of the riser pipe 11 fixed before the measurement, the moving means (not shown) via the cable 22 according to the command of the control device 23 on the floating body 13 side. Therefore, the fluid resistance acting on the riser pipe 11 can be reduced.

この移動は、浮体13側にライザー管11の全体を引き上げて実施しても良いが、昇降自在のフェアリング21を用いる場合には、応力及び変位の大きい部分にフェアリング21を移動させることで、ライザー管11に作用する流体抵抗を低減し、ライザー管11から発生する渦による渦励振(VIV)を抑制することができる。   This movement may be carried out by pulling up the entire riser tube 11 to the floating body 13 side, but when using a fairing 21 that can be raised and lowered, the fairing 21 is moved to a portion where stress and displacement are large. The fluid resistance acting on the riser tube 11 can be reduced, and the vortex excitation (VIV) caused by the vortex generated from the riser tube 11 can be suppressed.

11 ライザー管
12 計測・演算手段
13 浮体
14 噴出防止装置
15 潮流
11 Riser Pipe 12 Measuring / Calculating Means 13 Floating Body 14 Blowout Prevention Device 15 Current

Claims (3)

海面側から海底側に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してなる水中線状構造物と、
前記水中線状構造物に所定間隔を持って、潮流速による加速度を計測する加速度計と、
この加速度計により得られた計測データを格納する計測データ格納部と、
潮流速・分布をパラメータとした計算を事前に実施し、各計測点での水中線状構造物の加速度スペクトル・挙動・応力分布のデータベースを構築し、格納するデータベース格納部と、
水中線状構造物の各位置の加速度計からの計測データから求めた計算結果より、短期間計測した加速度計由来の加速度スペクトルを算出し、
得られた加速度スペクトルを、前記データベース格納部に格納した加速度スペクトル・挙動・応力分布のデータベースとマッチングさせ、最も近い潮流速・分布を抽出し、計測時の水中線状構造物に対する挙動・応力分布を出力する出力手段と、を具備することを特徴とする水中線状構造物の挙動・応力分布推定システム。
An underwater linear structure obtained by continuously extending a plurality of pipes in the vertical direction from the sea surface side to the sea floor side;
An accelerometer that measures acceleration due to tidal flow velocity with a predetermined interval in the underwater linear structure;
A measurement data storage unit for storing measurement data obtained by the accelerometer;
A database storage unit that carries out calculations using the tidal current velocity and distribution as parameters in advance, constructs and stores a database of acceleration spectra, behavior, and stress distribution of underwater linear structures at each measurement point;
From the calculation result obtained from the measurement data from the accelerometer at each position of the underwater linear structure, calculate the acceleration spectrum derived from the accelerometer measured for a short period,
The obtained acceleration spectrum is matched with the database of acceleration spectrum, behavior, and stress distribution stored in the database storage unit, and the closest tidal velocity / distribution is extracted, and the behavior / stress distribution for the underwater linear structure at the time of measurement is extracted. And an output means for outputting the behavior / stress distribution estimation system of the underwater linear structure.
請求項1において、
前記加速度計が、所定間隔を持って、ライザー管の継ぎ手に、耐圧容器に保管されて設置されていることを特徴とする水中線状構造物の挙動・応力分布推定システム。
In claim 1,
The underwater linear structure behavior / stress distribution estimation system, wherein the accelerometer is stored and installed in a pressure-resistant container at a joint of a riser pipe with a predetermined interval.
海面側から海底側に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してなる水中線状構造物の挙動・応力分布推定方法であって、
予め水中線状構造物に対する潮流速・分布をパラメータとした計算を実施し、各計測点での水中線状構造物の加速度スペクトル・挙動・応力分布のデータベースを構築し格納するデータベース格納ステップと、
前記水中線状構造物に所定間隔を持って設置された加速度計を用い、潮流速による加速度を計測する計測ステップと、
前記水中線状構造物の各位置の加速度計からの計測データから求めた計算結果より、短期期間計測した加速度計由来の加速度スペクトルを算出する加速度スペクトル算出ステップと、
前記計測により得られた加速度スペクトルを、前記格納されたデータベースとマッチングさせ、最も近い潮流速・分布を抽出し、計測時の水中線状構造物に対する挙動・応力分布を出力する出力ステップと、
を有することを特徴とする水中線状構造物の挙動・応力分布推定方法。
A method for estimating the behavior and stress distribution of an underwater linear structure obtained by continuously extending a plurality of pipes in the vertical direction from the sea surface side to the sea floor side,
A database storage step for performing a calculation using the tidal flow velocity / distribution for the underwater linear structure in advance as a parameter, and constructing and storing a database of acceleration spectrum / behavior / stress distribution of the underwater linear structure at each measurement point;
Using an accelerometer installed at a predetermined interval in the underwater linear structure, a measurement step for measuring acceleration due to a tidal velocity,
From a calculation result obtained from measurement data from an accelerometer at each position of the underwater linear structure, an acceleration spectrum calculation step of calculating an acceleration spectrum derived from an accelerometer measured for a short period,
The output step of matching the acceleration spectrum obtained by the measurement with the stored database, extracting the closest tidal flow velocity / distribution, and outputting the behavior / stress distribution for the underwater linear structure at the time of measurement,
A method for estimating the behavior and stress distribution of an underwater linear structure characterized by comprising:
JP2012266678A 2012-12-05 2012-12-05 System and method for estimating behaviour/stress distribution of underwater linear structure Pending JP2014112061A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012266678A JP2014112061A (en) 2012-12-05 2012-12-05 System and method for estimating behaviour/stress distribution of underwater linear structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012266678A JP2014112061A (en) 2012-12-05 2012-12-05 System and method for estimating behaviour/stress distribution of underwater linear structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014112061A true JP2014112061A (en) 2014-06-19

Family

ID=51169288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012266678A Pending JP2014112061A (en) 2012-12-05 2012-12-05 System and method for estimating behaviour/stress distribution of underwater linear structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014112061A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9593568B1 (en) * 2015-10-09 2017-03-14 General Electric Company System for estimating fatigue damage
CN109580063A (en) * 2018-12-27 2019-04-05 大连海事大学 A kind of submarine navigation device towing tension measuring device
CN110952934A (en) * 2019-12-03 2020-04-03 天津大学 Arrangement method of vibration suppression device for variable-spacing marine riser
CN114279677A (en) * 2021-12-08 2022-04-05 中国运载火箭技术研究院 Underwater mooring body vortex excitation oscillation scaling test method based on acceleration equivalence

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9593568B1 (en) * 2015-10-09 2017-03-14 General Electric Company System for estimating fatigue damage
CN109580063A (en) * 2018-12-27 2019-04-05 大连海事大学 A kind of submarine navigation device towing tension measuring device
CN110952934A (en) * 2019-12-03 2020-04-03 天津大学 Arrangement method of vibration suppression device for variable-spacing marine riser
CN114279677A (en) * 2021-12-08 2022-04-05 中国运载火箭技术研究院 Underwater mooring body vortex excitation oscillation scaling test method based on acceleration equivalence
CN114279677B (en) * 2021-12-08 2023-12-12 中国运载火箭技术研究院 Underwater mooring body vortex-induced vibration shrinkage ratio test method based on acceleration equivalence

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2886788B1 (en) Riser fatigue monitoring
JP6223496B2 (en) Control methods through real-time monitoring of physical changes to offshore structures
US7591188B2 (en) Stress and/or tension monitoring systems and methods
US7926579B2 (en) Apparatus for subsea intervention
EP2616786B1 (en) Method of determining the tension in a mooring line
NL1041668B1 (en) Real-time tracking and mitigating of bending fatigue in coiled tubing
JP2015520061A5 (en)
KR20130135721A (en) Method for energy saving and safety sailing of ship by monitoring hydro-dynamic
JP2014112061A (en) System and method for estimating behaviour/stress distribution of underwater linear structure
NO20171144A1 (en) Real-time tracking of bending fatigue in coiled tubing
US10378331B2 (en) Monitoring integrity of a riser pipe network
de Araújo Neto et al. Numerical evaluation of a subsea equipment installation method designed to avoid resonant responses
US10974791B2 (en) Mooring line and riser stress and motion monitoring using platform-mounted motion sensors
CN112904425A (en) Sediment shear wave velocity measuring method and device based on submarine noise
Karayaka et al. Steel catenary riser response characterization with on-line monitoring devices
Madduma Hewage et al. Assessment and numerical simulation of the pendulous installation method in deepwater
Ruf et al. The growing use of structural monitoring as part of wellhead and conductor integrity management
Huang et al. Numerical Simulation on Dynamics of Suction Piles during Lowering Operations
US20230099776A1 (en) Method and apparatus for monitoring long length tubular structures
Kim et al. Global Analysis of Flexible Riser with Internal and External Pressure Load Effects
WO2011036300A1 (en) Levelling system
Roveri et al. Comparing measured and calculated forces of a manifold deployment in 940 meters water depth
Siahtiri et al. An influence of trench formation on steel catenary risers based on a hysteretic nonlinear seabed model
Huang Studies on Dynamics of Suction Piles during Their Lowering Operations
Navarro et al. Monitoring Campaign on Sub-Sea Installation