Oil and gas reserves are moving towards deeper waters day by day and it has become increasingly important to construct structures and subsea pipelines in deeper waters to transport the hydrocarbons for the users. The J-lay technique has become a better alternative to the conventional S-lay technique for installing subsea pipelines in deep waters. Here the pipeline leaves the vessel in a near vertical position rather than the horizontal position and acquires the J-shape as it reaches the seabed. This method offers several advantages over the conventional S-lay method such as minimal bending and reduced suspended length of pipeline leading to reduced tension and reduced thruster power requirement, precise pipeline positioning and better vessel control. This paper considers a simplified J-lay pipeline numerical modelanalysed using ORCAFLEX. The model consists of 0.6 m diameter steel pipeline being laid at a water depth of 2000 m. Dynamic responses namely effective tension, bending moment and maximum von-Mises stress of the pipeline are studied under the action of waves with and without vessel interaction and under the combined action of waves and currents with vessel interaction. Vessel interaction and presence of currents induces additional stresses in the pipeline being laid and the increase in the maximum values of effective tension, bending moment and maximum von-Mises stress due to the dynamic effects is observed as 36%, 64% and 47.7% respectively

چکیده

ذخایر نفت و گاز روز به روز در حال حرکت به سمت آب های عمیق تر هستند و ساخت سازه ها و خطوط لوله زیردریا در آب های عمیق به منظور انتقال هیدروکربن به کاربران به طور فزاینده مهم شده است. روش J-lay به یک روش جایگزین بهتر برای روش معمول S-lay برای نصب خطوط لوله زیردریا در آب های عمیق شده است. خطوط لوله مخزن را در یک موقعیت نزدیک به عمود به‌جای حالت افقی ترک می کنند و همان طور که به بستر دریا می رسند به شکل J در می آیند. این روش مزایای متعددی نسبت به روش  S-lay مانند حداقل خم و کاهش طول معلق از خط لوله که منجر به کاهش تنش و کاهش توان مصرفی رانشگر، موقعیت دقیق خط لوله و کنترل بهتر کشتی را ارائه می دهد. این مقاله یک مدل عددی ساده خط لوله J-lay را که با استفاده از ORCAFLEX تجزیه و تحلیل شد، مورد بررسی قرار می دهد. این مدل شامل لوله فولادی با قطر 0.6 متر که در عمقی 2000 متری از آب گذاشته شده می شود. پاسخ پویا یعنی تنش مؤثر، گشتاور خمشی و حداکثر تنش فون میزس- خط لوله تحت عمل امواج با اثر متقابل کشتی و بدون آن و تحت عمل ترکیبی امواج و جریان ها و اثر متقابل کشتی مورد مطالعه قرار گرفت. اثر متقابل مخزن و حضور جریان ها تنش اضافی را در خط لوله گذاشته شده در آب و افزایش مقدار حداکثر تنش مؤثر، گشتاور خمشی و حداکثر تنش فون میزس را با توجه به اثرات دینامیکی مشاهده شده به ترتیب 36 درصد، 64 درصد و 47.7 درصد تحریک کرد.

1-مقدمه

نیاز­های روزافزون انرژی جهانی مرز­های دور از انتظار را در زمینه های منابع نفت و گاز درون آب های عمیق نسبت به قبل تحت فشار قرار می دهند. منابع هیدروکربن استخراج شده خارج از ساحل نیاز به حمل و انتقال به ساحل برای پردازش و بازیافت بیشتر دارند. در میان روش های مختلف موجود برای حمل و انتقال هیدروکربن ها، خطوط لوله زیر دریا اغلب به طور گسترده به عنوان کارآمدترین و مقرون به صرفه ترین روش حمل و نقل هیدروکربن ها درمیان روش های دیگر مورد استفاده قرار می گیرند...