半潜式平台稳性研究

海洋资源勘探不断向深海发展，适合深海作业的半潜式平台成为研究热点，而稳性校核多是针对自升式平台，少有对半潜式平台的稳性研究。考虑到柱稳式平台与自升式平台稳性恒准的差异，本文针对半潜式平台，用Moses软件计算半潜式平台稳性，具体做法为对某一半潜式平台进行数字化建模，之后通过改变横摇角得到平台的风倾力矩和复原力矩曲线，从而对平台的完整稳性、碰撞破损稳性以及单舱进水剩余稳性进行分析校核。得出结论如下：1）该平台在油田拖航下最危险的情况为艏摇角60°时，在其它工况下最危险的情况为艏摇角30°时；2）半潜式平台吃水的增大不利于平台的完整稳性；3）在油田拖航工况下，舱室的组合碰撞破损对平台稳性影响最小；4）对于碰撞破损稳性来说，半潜式平台的稳性程度不一定随着吃水增加而降低，具体情况要根据在不同吃水下不同的舱室组合来判断；5）平台在作业工况、远洋拖航工况和油田拖航工况下最危险的进水舱室分别为WB01P、FWD4P和AFT3P；6）平台的吃水增加不利于平台单舱进水后的剩余稳性。希望本文提出的方法可为其他半潜式平台的稳性分析提供参考。     

半潜式钻井平台的海上拖航

当前,海上拖带大型钻井平台,占远洋拖航业务较大比例。对大型平台的拖带,为保证拖航安全,从航行计划的制订、被拖物稳性、拖航索具的准备、接解拖的准备、海上应急情况的准备等,各个环节均需慎密考虑,认真落实。以下就拖带半潜式平台谈谈体会:     

海上半潜式浮式风机平台系泊系统对比研究

选取5MW-OC4深水半潜式浮式风机平台为参考模型,利用AQWA软件建立半潜式浮式风机平台模型,在频域范围内计算浮式风机平台运动响应,得到平台幅频响应曲线,以验证数值分析的可靠性。选取3种浮式风机平台系泊系统,对比研究系泊系统改变对浮式风机平台运动响应的影响规律,同时分析极端环境条件下单缆失效对浮式平台运动响应及系泊缆张力的影响。计算结果对浮式风机平台系泊系统的优化设计有一定的参考意义。     

超深水半潜式钻井平台钻机模块总体方案研究

超深水半潜式钻井平台是海洋油气资源开发的重要装备之一。文中分析总结超深水钻机模块发展趋势,简述超深水钻机模块的典型特征,结合第七代超深水半潜式钻井平台钻井系统阐述超深水钻机模块总体布置设计面临的困难,剖析、论述关键系统布局设计考虑的主要因素和布局设计方法,系统分析钻台布置、隔水管布置、管柱布置、防喷器组与采油树处理等核心系统的解决方案,最终形成一套超深水钻机模块总体布置方案,为超深水钻机模块的工程设计提供参考。     

半潜式钻井平台大型模块坞墩布置方案研究

半潜式钻井平台大型模块入坞后的坞墩布置对总组技术尤为重要。根据大型模块总组技术的特点,制定了大型模块进坞后的坞墩布置方案,并运用有限元的方法对模块的结构强度进行分析,而后对大型模块总组状态制定两种坞墩方案,对比分析两种方案的特点,最终确定大型模块总组时采用的坞墩布置方案。     

5兆瓦级V型浮式风机平台设计及稳性分析

基于静力学原理和规范要求,设计了一种搭载NREL 5 MW风机的V型半潜式平台,计算并验证了其结构完整稳性。结果表明平台设计优良合理,在工作工况和自存工况的各个倾斜轴下均能保证足够的结构稳性。自存工况时平台的最小许用重心高度为12.2 m,而实际重心高度为9.4 m,并未超出许用限值。值得注意的是,30°倾斜轴为平台危险轴,此时稳性相对较差,需要注意平台在此倾斜轴下的横倾运动。     

深水半潜式平台概要建造方案

结合国内一典型船厂的设施和设备情况以及深水半潜式平台总体建造技术的特点,讨论了深水半潜式平台的概要总体建造方案,重点阐述了深水半潜式平台相对较大尺寸而带来的结构总体建造方法、大跨度立柱和上部结构的合拢方法、高强度和超高强度钢的焊接技术.对于船厂如何利用现有基础建造这种高附加值平台,提出了可供借鉴的总体建造方案.     

半潜式海洋平台与供应船尾部发生正碰分析

随着世界上海洋平台的增多,船舶与海洋平台的碰撞事故也随之变多,碰撞事故往往产生巨大损失.为了研究其碰撞规律,本文基于有限元软件Ansys/Ls-Dyna,研究分析不同速度下供应船尾部与半潜式海洋平台的碰撞,碰撞中的流体采用附加质量法处理.为确保计算结果精度,对碰撞的局部区域进行网格细化.计算结果表明,正碰时平台内部结构单元首先发生破坏(内部结构指水平强框处单元),外板失效所需能量比内部结构大;当撞击速度小于破坏速度时,单元没有破坏,但当船回弹时,外板上的板单元产生振动,应力和能量产生短时间波动.     

半潜式海洋平台与供应船尾部发生正碰分析

随着世界上海洋平台的增多,船舶与海洋平台的碰撞事故也随之变多,碰撞事故往往产生巨大损失。为了研究其碰撞规律,本文基于有限元软件Ansys/Ls-Dyna,研究分析不同速度下供应船尾部与半潜式海洋平台的碰撞,碰撞中的流体采用附加质量法处理。为确保计算结果精度,对碰撞的局部区域进行网格细化。计算结果表明,正碰时平台内部结构单元首先发生破坏(内部结构指水平强框处单元),外板失效所需能量比内部结构大;当撞击速度小于破坏速度时,单元没有破坏,但当船回弹时,外板上的板单元产生振动,应力和能量产生短时间波动。     

预报超大型浮式结构物水弹性响应方法的比较

超大型海洋浮式结构物(VLFS)在利用海洋空间和开发海洋资源方面有着很大的实用价值.但如何精确有效地计算和预报其在波浪中的水弹性响应是设计过程中的一个非常重要的技术问题.目前,很多学者提出了不同的简化方法来预报VLFS的水弹性响应.文章全面地介绍了关于计算VLFS水弹性响应的解析方法和数值方法的研究现状,并将相应的数值结果与已有的试验数据相比较,进行了分析讨论.     

基于贝叶斯网络的半潜式钻井平台钻井设备系统可靠性分析

半潜式钻井平台的系统可靠性是保证其正常进行安全生产作业的重要指标。当前,国内对半潜式平台的可靠性研究主要集中于平台结构的可靠性上,对平台系统可靠性少有涉猎,并且传统可靠性分析方法难以定量分析某个设备的失效对系统可靠性的影响。本文提出应用贝叶斯网络法来进行半潜式钻井平台系统可靠性分析,通过设备间的依赖关系来确定网络结构和节点参数,建立贝叶斯网络模型并计算出系统可靠度,再对钻井系统进行故障诊断,推算钻井系统中各个根节点的后验概率,并成功找出钻井系统中的最薄弱环节为顶驱装置(Top-drive Drilling System, TDS),从而有针对性的对顶驱装置进行优化,可以有效提升半潜式钻井平台系统可靠性。     

半潜式钻井平台风载荷CFD预报

在平台设计过程中,海洋平台受到的风载荷是稳性分析与结构设计需要考虑的重要因素。本文采用CFD技术,对某型半潜式钻井平台在作业工况下受到的风载荷进行了预报,分析了湍流模型、风速剖面形式、湍流强度分布等因素对半潜式钻井平台风载荷的影响。结果表明：不同湍流模型对海洋平台风载荷的预报偏差在2%以内,可以忽略湍流模型的影响;风速剖面对风载荷有较大影响,随着风速梯度的增加而增大;湍流强度分布对海洋平台风载荷的影响在6%以内。研究结论可为建立高精度的海洋平台风载荷数值预报方法提供技术支持。     

半潜式钻井平台上燃烧臂燃烧热辐射性研究

针对半潜式钻井平台上燃烧臂锁定位置相对于风向,形成对平台热辐射最恶劣的情况进行分析,利用KFX软件进行燃烧热流体进行CFD模拟。在无水幕和设计水幕的情况下,对低、中、高风速对热辐射的影响进行了研究和对比。根据分析结果对水幕进行了优化,并对优化的设计重新进行热辐射模拟,结果显示,优化的水幕设计能够有效削弱燃烧臂燃烧热辐射对平台的影响,提高平台的生存能力。     

基于邻域培植遗传算法的半潜式平台生活楼肘板优化研究

随着半潜式平台的大型化发展,平台生活楼开始参与平台总体变形,在角隅等不连续位置易产生应力集中现象,从而影响平台结构安全。为改善生活楼与主平台甲板连接角隅处的应力集中问题,本文分析了影响生活楼与甲板连接区域危险的波浪工况及应力水平;在应力集中区域,设置连接肘板,并对肘板的尺寸和形状进行参数化建模,基于领域培植遗传算法进行多目标优化求解,分析不同权重比下的优化结果;结合规范要求的典型设计波工况,对优化后的肘板在不同工况下的应力集中改善效果进行评价。本文的相关的优化流程和分析方法可为海洋平台局部结构的优化设计提供一定的参考     

Time domain analysis procedures for fatigue assessment of a semi-submersible wind turbine

Long term time domain analysis of the nominal stress for fatigue assessment of the tower and platform members of a three-column semi-submersible was performed by fully coupled time domain analyses in Simo-Riflex-AeroDyn. By combining the nominal stress ranges with stress concentration factors, hot spot stresses for fatigue damage calculation can be obtained. The aim of the study was to investigate the necessary simulation duration, number of random realisations and bin sizes for the discretisation of the joint wind and wave distribution. A total of 2316 3-h time domain simulations, were performed.In mild sea states with wind speeds between 7 and 9 m/s, the tower and pontoon experienced high fatigue damage due to resonance in the first bending frequency of the tower from the tower wake blade passing frequency (3P).Important fatigue effects seemed to be captured by 1 h simulations, and the sensitivity to number of random realisations was low when running simulations of more than 1 h. Fatigue damage for the tower base converged faster with simulation duration and number of random realisations than it did for the platform members.Bin sizes of 2 m/s for wind, 1 s for wave periods and 1 m for wave heights seemed to give acceptable estimates of total fatigue damage. It is, however, important that wind speeds that give coinciding 3P and tower resonance are included and that wave periods that give the largest pitch motion are included in the analysis.     

Evaluation of RAOs of a semi-submersible platform using field measurements: A full-scale model in Caspian sea environmental conditions

The present research investigates the motion response of a semi-submersible platform using measured field data. The Iran-Amirkabir semi-submersible platform (SSP) was considered as full-scale model in operation conditions. First, 14 accelerometer sensors were installed on the platform's hull, and measurements were made in 5 different scenarios in the Caspian Sea environmental conditions. Then, the Response Amplitude Operators (RAOs) for six degrees of motion were extracted using measured accelerator data. The Surge, Sway, and Heave RAOs processed by the Kalman estimation filter, Pitch, Roll, and Yaw RAOs were calculated from the Sensor Array method. Moreover, the boundary element method in ANSYS/AQWA software for the Iran-Amirkabir semi-submersible model was developed, and the RAO results were validated against the extracted field measurements. The obtained results from the Sensor Array method and the Kalman estimation filter are compared with the numerical simulations, which show Root Mean Square Errors of less than 3% and 4%, respectively for rotational and translational movements. The Mean Square Errors between both methods were also close to zero. Therefore, the proposed methods predicted activities of the studied SSP with relatively good accuracy by field data collected in the Caspian Sea.     

超大型海上浮式基地柔性连接器设计及强度分析

超大型海上浮式基地（VLFB）连接器的设计是 VLFB 设计过程中非常关键的环节。文章采用 Sesam/GeniE建立 VLFB 模块水动力模型,计算出不同刚度连接器在4个海况下的最大载荷值,选取了合适的连接器刚度,并计算出此刚度下的连接器在5个海况下不同浪向角的连接器载荷,选取7级海况45°浪向角的载荷作为设计载荷值,提出了一种柔性连接器的设计方案,并用 Abaqus 建模进行非线性分析,结果表明方案符合设计要求,为VLFB 连接器的设计提供了参考。     

排除沉垫压载水的自升式平台稳性分析

本文介绍了沉垫自升式平台排除沉垫永久性压载水,以减少吃水,才能进入浅水海域作业。通过在ZenStab软件中对沉垫自升式平台建模计算的方式,分析了其在25.8m/s风速下的完整稳性和破舱稳性,验证了排除沉垫压载水后的平台进入浅水海域作业的可行性。     

半潜式平台耦合动力响应分析

由于海洋这一特殊的环境,半潜式平台在海上会受到风、浪、流的联合作用,使得半潜式平台产生六自由度方向的运动,影响平台的作业,因此,进行平台运动响应预报及系泊线强度校核就显得尤为重要。本文选择在1000 m水深的情况下,分别在时域和频域条件下对半潜式平台运动响应进行数值模拟,预报在频域和时域条件下半潜式平台运动响应,并对比分析在时域条件下不同风、浪、流组合工况下平台升沉运动幅值,计算设计的平台系泊线拉力,并进行强度校核。