超深水钻井隔水管动力分析理论研究与数值模拟

随着钻井作业向深水(500～1 500m)和超深水(1 500m以上)发展,在交变海洋环境载荷波浪力、海流力和浮式钻井平台运动的共同作用下,隔水管的动态响应更加显著.文中探讨了隔水管侧向振动的数学模型、动态特性分析中的结构与环境载荷建模技术及其非线性动力分析方法,研究并对比了不同分析方法在计算效率、计算精度和工程适用性等方面的差异.介绍了时域内应用ABAQUS软件进行超深水钻井隔水管非确定性动力分析的算法与详细流程,算例比较了不同边界条件对深水钻井隔水管动态特性的影响.研究表明,时域非确定性分析最为精确但需要时间最长,且只能采用线性AIRY波浪理论;理论上,海流主要引起隔水管动态响应的时不变部分,但该时不变部分不等同于海流引起的隔水管静态响应,一种简化方法只将海浪与钻井船运动作为动载荷而不考虑海流对动态响应的贡献;钻井船运动和波浪载荷是隔水管动态响应分析主要的动载荷,对于超深水隔水管来说,钻井船运动是首要的动载荷,其慢漂运动对隔水管性能有重要影响,而波浪仅对隔水管局部产生作用.     

风、浪、流联合作用下钻井船漂移载荷时域模拟

基于定位考虑对带月池的深水作业钻井船的漂移载荷进行了时域模拟分析。采用API风谱描述不规则风场,基于风生浪因素设置分析的环境参数,基于OCIMF计算风载荷和流载荷;利用势流理论和Newman假设计算二阶波浪漂移力载荷,提取得到数值结果并进行处理,得到不同方向、不同环境条件下各项漂移力的统计值和统计特征。结果表明:在时域内对深水作业钻井船漂移载荷进行分析,更加具有真实性,波浪、风、流引起的漂移载荷依次减小,且均随环境条件的增大而快速增加;在风向、流向和浪向不同时,使得船首处于迎浪状态对钻井船的定位有利;优化船体外型是降低钻井船漂移载荷的有效手段。     

动力定位深海采矿船作业过程数值分析

深海采矿是一种高科技且高难度的深水、超深水采矿技术,以往的研究成果中对采矿船动力定位过程与立管及设备耦合分析尚不充分.该文采用势流理论分析采矿船水动力性能,采用集中质量法与Morison方程对立管与中继舱进行动力学建模.船舶动力定位系统采用PID控制器结合Kalman滤波进行建模,同时模拟了推力分配单元,充分计及动力定位对耦合运动系统的影响,完成采矿船动力定位过程中的深海采矿系统时域耦合数值分析;计算获得指定海况下的采矿船、中继舱的运动状态,立管的张力以及推进器推力等信息;分析了动态模拟中动力定位的影响.仿真过程对于深海采矿设计分析具有参考价值.     

深水钻井船屈服与屈曲强度评估研究

本文依托于上海振华重工深水钻井船研发项目,根据ABS船级社的钻井船规范对钻井船开展研究,总结出钻井船屈服与屈曲强度评估流程,研发了相应的计算程序解决该方面的分析问题,并利用某油船的数据验证了本文相应流程及程序的合理性,相关研究结论,具有工程指导重要意义。     

深水钻井船散料输送系统的设计

以“大连开拓者”深水钻井船为例,介绍了深水钻井船散料输送系统,分析了深水钻井船散料输送系统的组成及特点,并对其设计方法进行了简要阐述,为其它类似海工产品的设计和建造提供参考。     

2000t起重船动力定位能力分析

依据IMCA建议的相关规范,介绍了动力定位能力曲线计算要求,阐述了定位能力曲线计算方法和计算流程,并采用C++编程语言设计开发了动力定位能力分析软件.以2 000 t起重船为研究对象,计算并绘制定位能力曲线,对其动力定位能力进行了分析.经论证,该分析软件可以为该船推电器的选择和布置提供有效的依据.     

动力定位系统在超深水钻井船上的应用

目前动力定位系统已经广泛地应用在海洋工程中,且极大地提高了船舶及平台运行的操作性与可靠性。本文将结合在建的超深水钻井船,分析阐述了DP3动力定位的三大系统,即动力系统、推进系统、控制/测量系统以及相关辅助系统的总体设计思路。     

深水钻井船散料输送系统设计研究

本文以“大连开拓者”深水钻井船为例,介绍了深水钻井船散料输送系统技术研究,分析了深水钻井船散料输送系统的组成及特点,并对其设计方法进行简要阐述,为其他类似海工产品的设计和建造提供宝贵的经验。     

DP3动力定位系统海上失效模拟试验的过程分析

本文将介绍和分析一种超深水钻井船动力定位系统,在海上试航期间所进行的失效模拟试验,从动力定位相关各舱室分割及系统检查,不间断电源失电及放电试验,左右舷各电站失电试验等,按程序逐步模拟来验证所设计建造的三级动力定位系统满足分割和规范要求。     

深水钻井船水消防系统的设计

深水钻井船水消防系统的设计与常规船舶有较大不同,湿式稳压系统的配置以及为水喷淋系统和泡沫消防系统等其他消防子系统提供消防水的要求,导敛其设计和计算相对复杂。文中以某型人级ABS的深水钻井船为例,论述其水消防系统的设计与计算要点。     

船舶动力定位设备安装误差的校正测量

为了能适应中国海洋石油和天然气开发工程发展的需求,打造中国海油深水船队,更高的船舶定位精度对海洋石油深水工程船搭载的动力定位设备的安装和调试提出了更高的要求。本文通过海洋石油286深水工程船的实例,探讨利用高精度的三维测量方法确定动力定位系统传感器设备的空间位置,并校准设备安装定位所带来的误差,使之成为保障船用设备技术使用要求和船舶自身定位的重要手段。     

万马力级深水三用工作船动力定位性能研究

动力定位性能研究是万马力级深水三用工作船自主研发这一国家工信部和财政部联合下达的配套研究课题之一。根据万马力级深水三用工作船的功能和特点,对其DP作业环境条件进行研究界定,结合该船的动力配置,着重分析和研究在不同作业工况下的动力定位能力。研究结果解决了该船在我国深水海域进行动力定位作业的关键技术。     

FMEA在DP-3深水半潜钻井平台上的应用

以深水半潜钻井平台为实例,阐述了对DP-3(中国船级社对DP动力定位船舶的附加标志之一)动力定位系统应用故障模式与影响分析(FMEA)方法进行分析的基本概念,分析方法流程,以及编制FMEA分析报告和冗余度验证试验程序的基本内容。     

动力定位系统推力能力曲线计算分析

推力能力曲线与传统的动力定位能力评估结果不同,它显示着动力定位作业控制时推进系统的推力可执行域。文章通过对动力定位系统仅在力矩平衡约束下的最大推力进行求解,计算了推力能力曲线,并结合相关算例对推力能力曲线的应用进行了分析研究。研究结果表明推力能力图线尽管对于环境载荷的估算依赖很小,但对动力定位能力仍有着很好的反映。而且在动力定位作业控制时,它不但能反映动力定位系统当前的工作状态,同时对可能出现的一些临界状态做出预判,给动力定位系统操控人员提供很好的指导建议。     

FMEA和FCE方法在动力定位控制系统中的应用

针对传统的FMEA(故障模式与影响分析)过于定性化、主观化以及不能进行量化分析的问题,本文提出了一种量化FMEA风险等级数的评定方法,并通过层次分析法(AHP)和模糊综合评判法(FCE)的理论分析,构建了动力定位控制系统的综合评判模型,将FMEA的结果进行了量化分析,从而能更好地预防故障的发生。以Arrow号近海支援船DP2动力定位(DP)控制系统为例,选择操作站操作面板为研究对象,对该系统的各个组成部分及其模块进行了故障模式与影响分析并做出评判,列出了可能发生的故障模式,确定了故障等级并提出了建议措施,其分析结果证明FMEA和模糊综合评判法是有效的。通过对动力定位控制系统进行故障模式与影响分析(FMEA),可以对动力定位控制系统和设备进行改进、维护和完善,以提高其可靠性,延长设备的使用寿命,提高动力定位船舶的安全水平。     

DP-3动力定位控制系统在钻井平台上的应用

以"海洋石油981"钻井平台项目为例,重点阐述在此项目中的DP-3动力定位控制系统、生产设计及其在DP控制网络上的应用。     

“海洋石油201”深水起重铺管船动力定位系统设备配置研究

深水起重铺管船是深水油气资源开发的重要装备,其定位系统是起重铺管船的关键设备之一.本文对海洋工程装备动力定位系统的配置选型做了分析研究,并结合分析结果介绍了我国首艘深水起重铺管船“海洋石油201”的动力定位系统设备配置情况.     

半潜式平台控制系统的研究与开发

半潜式平台系泊定位控制系统的研究成为开发深海资源的重要关键技术。针对于此,建立了深水系泊试验控制系统,采用自动定位控制、PLC和变频控制技术,实现对实物和模拟锚机的收放索的控制,以达到模拟平台的位移目标。深水系泊自动定位试验系统的研制,对于我国半潜式平台的发展具有重大战略意义。     

船舶动力定位系统的一增广非线性观测器设计

滤波和状态估计在动力定位系统中起着非常重要的作用。本文在文献[1]的基础上，为船舶动力定位系统设计了一增广非线性状态观测器，其稳定性通过李亚普诺夫方法得到了证明。该非线性观测器的性能通过对一动力定位船舶模型的仿真得到了验证。