深水半潜式钻井平台总体强度分析及冰载荷下结构评估

本文主要概述了某深水半潜式钻井平台的特点,按照DNV的相关规范,采用了有限元法和设计波法,建立了总体有限元模型,分析了在风暴自存工况下的总体屈服强度和屈曲强度,并进行了冰载荷作用下的结构评估。可得到结论,总体屈服强度和屈曲强度是满足的。本文可以为以后同类平台的总体强度分析提供借鉴。     

深水半潜式平台大型生活区结构强度研究

结构安全是保证深水半潜式钻井平台在恶劣海况、复杂载荷作用下正常作业的基本前提,而大型生活区往往因参与平台总强度而发生结构损伤,开展对生活区危险区域结构强度和位置布置研究是半潜式平台安全作业运营的重要保障。采用随机性设计波方法确定波浪参数,开展含生活区的半潜式平台结构响应计算和变形分析,总结主导生活区高应力区域的典型波浪载荷工况。通过横向和纵向布置位置对比分析,总结生活区参与平台总强度的规律。结果显示,主导生活区结构强度的典型波浪载荷工况为中纵剖面扭矩和中纵剖面剪力工况;当生活楼前侧围壁与平台首部侧围壁齐平时,参与平台总强度程度较大;生活楼长度增加会增大其参与平台总强度程度;生活楼的长度应避免与平台立柱内侧板的间距相当;分析结果可为半潜式平台生活区设计提供技术支持。     

半潜式平台总体强度计算和关键结构极限强度计算方法研究

给出了基于ANSYS/AQWA软件的半潜式平台整体强度分析方法,采用逐步破坏分析法和有限元计算方法,计算半潜式海洋平台关键节点和关键构件极限强度。以一典型深水半潜式平台为对象,进行了自存工况和作业工况下8个典型危险波浪载荷条件下的平台整体强度有限元分析,选取应力最大的横撑和立柱局部结构作为计算模型,确定合理的边界条件,通过计算给出了半潜式平台关键节点和关键构件的极限承载力,为下一步平台结构的安全性评价提供可靠依据。     

基于蒙特卡洛模拟的半潜式平台极限强度可靠性研究

半潜式平台是世界深海钻井的主要装备。我国南海的平均水深较深,油气资源丰富,自主掌握半潜式平台设计建造技术势在必行。结构的极限强度是半潜式平台所能承受载荷的上限值,充分考虑极限强度计算中的不确定性,并对其极限强度进行评估对于结构的安全而言具有重要意义。采用Smith法计算半潜式平台极限强度,用蒙特卡洛模拟对半潜平台极限强度计算中的不确定变量进行离散,然后将离散后的均匀随机数代入Smith法中,通过大量的循环计算得到半潜平台极限强度的概率密度曲线。通过与半潜平台极限强度名义值进行比较,发现变量的不确定性对半潜式平台极限强度影响较大,名义值不能真实地反映半潜式平台的承载能力。     

300ft自升式平台极限工况强度评估

为了评估自升式平台极限工 况下的强度问题,采用有限元分析方法,基于ABS自升式平台结构规范,考虑平台工作载荷、风浪流等环境载荷、P-△效应等,应用谱分析方法确定设计波、设计载荷及设计工况,对平台的桩腿及主体结构进行了强度评估.通过对300 ft自升式平台的有限元分析计算表明:平台整体均满足屈服强度要求,高应力发生在桩腿与平台主体连接处;平台满足整体屈曲稳定性要求,独立构件的局部屈曲发生在桩腿与平台主体连接处.由此,连接部位是平台设计、强度评估需重点关注的.     

半潜式平台极限强度可靠性研究

极限强度是半潜式平台海洋环境适应能力的显示指标,由于承载能力和环境载荷具有明显的随机性,应基于极限强度并采用可靠性方法评价平台结构安全性.文中首先阐述了解析方法和简化方法的基本步骤和关键问题,并对某目标平台总纵极限强度进行了比较研究,然后基于三维势流理论和Morison方程对生存工况下的目标平台垂向波浪弯矩进行了预报,最后基于极限强度建立了半潜式平台可靠性计算模型,并对目标平台结构可靠性和目标可靠度进行了分析.研究结果表明,简化方法和解析方法可用于半潜式平台极限强度计算,半潜式平台中垂状态结构安全性值得关注,可靠性分析结果可用于指导半潜式平台结构设计.     

深水半潜平台波浪载荷模型试验研究

波浪载荷作为海洋平台在生命期内最重要的载荷形式,正确评估海洋平台的波浪载荷对结构的安全性具有重要意义.本文对一座深水半潜平台的波浪载荷进行模型试验和数值计算验证研究,模型缩尺比为1:40.采用三维势流理论对半潜平台的波浪载荷进行数值仿真验证计算.验证结果表明本次模型试验方法较好地模拟了半潜式平台所承受的波浪载荷,其研究成果,可为半潜平台的设计提供支持.     

半潜平台总体强度计算中的波浪工况研究

半潜平台总体强度分析中,全面考查对平台最不利的波浪工况对其安全性非常重要。根据规范和相关研究成果,同时结合对半潜平台结构特性的分析,得到一系列危险波浪载荷工况,采用设计波谱分析方法对目标平台进行水动力载荷预报和结构响应计算。结果表明目标平台的最危险控制工况是使平台产生横剖面最大水平扭转的斜浪工况,且该工况在规范推荐考察的工况之外,研究成果可为类似平台的总体强度分析提供参考。     

海上半潜式水秀平台流固耦合强度分析

针对目前海上大型半潜式水秀平台强度评估缺少专业的系统解决方案这一问题,基于船级社规范,对海上大型半潜式水秀平台进行结构设计,并用Fluent软件对平台进行多工况流固双向耦合计算.最后,按海上移动平台入级规范进行强度衡准和性能评估,并在实际工程中进行应用.因此,对于设计类似海上大型半潜式水秀平台,应用船舶设计规范和强度评估是可行的.     

半潜式平台横撑波浪抨击载荷下结构强度分析

运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑半潜式平台承受的风载荷、流载荷和波浪载荷等共同作用,以及采用锚泊系统的全尺度模拟,以某典型半潜式平台为例,利用Ansys-AQWA软件对半潜式平台横撑在波浪砰击载荷下的响应进行非线性数值分析。针对抨击工况中的10个子工况结果,以90%的Gumble分布值作为最终的平台横撑波浪砰击载荷。并运用此分析结果,结合横撑在总体结构强度的应力分布,分析了半潜式平台横撑在考虑波浪砰击下的结构强度。通过数值模拟研究表明:波浪砰击对横撑的影响很大,在横撑的结构强度分析中应充分考虑。     

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。     

基于AQWA的半潜式平台动力特性分析

依据三维势流理论并利用ANSYS AQWA软件对某半潜式平台进行建模。分析平台在恶劣海况下的水动力性能,并运用时域耦合的分析方法的得到了平台运动的时历曲线,同时对平台系泊锚链的系泊强度进行了校核计算。结果证明平台在恶劣海况下可安全有效的工作,本文的工作对于半潜式平台的相关设计有一定的参考意义。     

基于南海环境条件的半潜式钻井平台设计环境参数分析

南海环境条件复杂多变,深水、高压、低温、波流的不规则性以及内波的存在等使半潜式钻井平台设计面临重大挑战。研究海洋环境条件的意义是在现有的平台设计水平和设备技术水平条件下,确保该海域作业的半潜式钻井平台的作业性、安全性和经济性。研究南海海域的环境特征,可应用于南海半潜式钻井平台设计中不同工况的海况参数选取。     

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。     

半潜式支持平台恶劣海况下运动性能试验研究

半潜式支持平台的研发面临一系列技术难题，尤其是恶劣海洋环境对平台的影响。恶劣环境下，平台会出现严重的非线性载荷特性，严重时会危害平台安全，因此在研发设计阶段，有必要开展半潜式支持平台在恶劣海洋环境下的运动性能研究。针对我国自主开发设计的某型深水半潜式支持平台，基于模型试验方法开展恶劣海况下运动性能研究。在完成水平系泊系统和气隙、砰击载荷测试方案设计的基础上，开展试验研究，获得了平台固有周期、阻尼系数、恶劣海况下的运动响应以及气隙、砰击等非线性载荷。结果显示，在恶劣海况下，目标平台运动响应较大，不具备作业条件。平台多处气隙出现负值且发生较为显著的砰击现象，砰击次数及砰击压力均较大。结果为半潜式支持平台总体设计提供了有效的支撑数据。     

动力定位系统的研究与分析

动力定位系统在船舶和海洋工程有着大量的应用,特别是在深水石油开发钻井平台中成为必备的关键设备。海洋钻井平台在钻井作业过程中要求其不受海洋气象环境的影响,保持在一个相对确定的海面位置上。早期浅水浮式钻井平台采用锚定位的方式可以胜任该项作业要求,但随着水深的增加,特别在大于1000米水深时,从技术和经济角度考虑已不能适应实际的需要。本文集中介绍动力定位系统的组成和系统配置,为以后的动力定位系统设计起到一定的借鉴作用。     

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。     

一种超深水半潜式钻井平台钻井系统总体设计和布置方案

超深水半潜式钻井平台是深水海洋油气资源开发的重要装备。本文总结第七代超深水半潜式钻井平台参数需求,结合钻井系统总体布置要求,总体分析钻井各核心子系统的布置,最终形成一套超深水钻井系统总体布置方案,为超深水钻井平台钻井系统的工程设计提供参考。     

半潜式平台关键结构全寿期极限强度预报方法研究

文章基于逐步破坏分析法和有限元计算方法,发展了一种计及材料腐蚀、疲劳裂纹等结构损伤的半潜式海洋平台关键结构全寿期极限强度计算方法。以一服役水深为3000 m半潜式平台为研究对象,选取横撑和立柱局部结构作为研究对象,以不同服役年限下裂纹扩展长度和腐蚀厚度作为变化参数,采用ANSYS软件建立其参数化有限元模型,计算了不同服役年限下半潜式海洋平台关键结构极限强度,在此基础上分析了全寿期内关键结构极限强度随服役年限的变化规律。