自升式钻井平台结构动力响应研究与等效建模要点分析

随着油气开采作业水深的不断增加,自升式平台的动力敏感性愈发明显,对其进行结构动力响应研究十分有必要,而结构动力响应研究的重点在于平台固有周期的计算。以某400ft自升式钻井平台为研究对象,分析并探讨了平台结构动力响应的计算方法,重点对平台等效建模中的关键要点进行了讨论与总结,并提出新的观点。以此为依据,基于SESAM Geni E软件进行建模,计算了平台的一阶固有周期,与基本设计数据进行对比,验证了建模中关键点处理的正确性,可为自升式平台的结构动力响应研究提供参考。     

自升式海洋平台升降装置动力分析及疲劳分析

介绍了使用ANSYS有限元软件对平台结构进行静力分析、动力分析和疲劳分析的方法。应用ANSYS软件可以直接对波流载荷作用下的平台进行有限元分析.而且建模简单、计算精度高。本文采用ANSYS软件建立起自升式平台的数学仿真模型,对自升式平台进行了动力响应分析,并且利用动力响应的分析结果得到平台构件的应力范围和循环次数,根据P-S-N曲线计算平台升降装置的疲劳损伤、估算升降装置的疲劳寿命。     

拖航状态的自升式平台桩腿强度分析

为实现拖航状态的自升式平台桩腿强度分析,借助DNV系列软件包,以频率响应分析的方法对自升式海洋平台拖航状态时的横摇和纵摇固有周期进行了计算;以频响分析中各相应固有周期的RAO值和相关规范规定的6度单幅横摇或纵摇值确定拖航的计算波高,并进行拖航状态时的准静态结构分析;最后采用API-AISC-WSD软件来完成桩腿自身结构的屈服和屈曲强度校核,从而为自升式平台确定恰当的桩腿系固和拖航方案提供依据。     

深水自升式钻井平台动静响应分析及疲劳寿命预测

以某桁架式深水自升式钻井平台为研究对象,基于Ansys软件研究平台在波、浪、流耦合作用下的静动力响应及疲劳寿命。考虑风暴自存与正常工作2种典型工况,结合载荷最不利组合对平台船体和桩腿进行强度校核。重点研究平台在随机波浪力作用下的瞬态动力响应和随机振动响应,得到平台受力与变形等响应结果,并基于随机振动响应结果对平台进行随机疲劳寿命预测。结果表明,平台具有良好的抗风浪能力,结构强度与疲劳寿命均满足规范要求,结构最大应力发生在船体与桩腿连接处,为231 MPa;工作寿命超过50年。本文研究方法及分析过程可为不同类型自升式钻井平台的强度校核与寿命预测提供技术参考。     

环境荷载共同作用下自升式平台地震响应分析

自升式海洋平台是海上施工的重要设备,其造价昂贵、设计复杂,承受着复杂的环境荷载作用。目前关于地震对其作用的研究还较少,有必要进行地震与风、浪、流等荷载对自升式平台的动力分析研究。文中在考虑流体附加质量及地基土体抗转效应的前提下,建立了适合动力分析的海洋平台计算模型,并利用弹塑性时程分析方法研究了其在地震及其他环境荷载共同作用下的动力响应。结果表明环境荷载作用方向对现役自升式海洋平台的抗震性能有着较大的影响,在平台结构抗震性能评估中应予以重视。     

自升式平台的非线性结构动力分析

自升式平台是一种柔度较大的平台结构.在设计这种平台时,应该考虑平台结构的动力特性,特别是要进行非线性的结构动力分析.本文通过对平台实例的计算,指出并分析了结构的线性动力分析和非线性动力分析结果的差异,表明了对自升式平台进行非线性结构动力分析的必要性.     

多功能施工平台在恶劣环境荷载下结构动力响应

自升式多功能施工平台结构刚度小,受近海大波浪、长周期涌浪等恶劣荷载影响,结构动力响应剧烈。结合线性化的莫里森方程和随机波浪理论,以自升式多功能施工平台为原型,利用ANSYS有限元软件分别对平台模型进行了模态分析和瞬态动力响应分析,得到了平台结构的频率特性和振动特性,为平台的安全性和可靠性评估,以及如何控制平台结构的振动响应提供了理论基础。     

自升式钻井平台锚机基座结构强度分析

以某JU2000E型自升式钻井平台为例,对其锚机基座结构强度进行分析。介绍系泊系统,进行锚机基座有限元建模,并进行锚机基座强度计算结果分析和规范校核,可为自升式钻井平台后续结构加强和优化设计提供参考。     

考虑船体与桩腿间隙的自升式平台桩腿疲劳寿命评估

以作业水深为76.2m的自升式平台为例,研究桁架式老龄自升式平台桩腿疲劳寿命的评估方法.考虑桩腿和船体之间间隙非线性接触建立整体有限元模型,针对桁架式桩腿弦杆截面为非圆柱截面的特点,提出了其水动力计算和结构应力计算的有效方法.采用有限元方法计算各疲劳子工况下的动力响应,确定应力传递函数及相应的应力谱,预报平台桩腿的疲劳寿命.     

面向腐蚀环境的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

以某公司300ft自升式海洋平台桩腿为研究对象,根据平台桩腿的工作环境的波高和波浪周期对其疲劳环境工况进行划分,采用Airy波理论和PM双参数谱计算平台桩腿不同工况下所受的波浪力谱,通过ANSYS有限元软件对平台进行三维建模,分析其在波浪力下的应力响应。建立桩腿在环境载荷下的可靠性模型,同时针对当前研究中的不足,考虑到腐蚀对于桩腿可靠性的影响,提出并建立在环境载荷与腐蚀耦合作用下的桩腿时变可靠性模型,根据应力响应分析结果,分析桩腿腐蚀最严重区域构件的时变可靠性变化规律,对比两种模型下的桩腿结构可靠性,确定腐蚀因素对桩腿时变可靠性的影响。根据可靠性分析结果,结合自升式海洋平台桩腿的工作环境和服役周期,为平台桩腿的维护与保养提供一定参考。     

不同状腿结构的自升式平台对比分析(英文)

The jack-up unit is one of the best drilling platforms in offshore oil fields with water depth shallower than 150 meters.As the most pivotal component of the jack-up unit,the leg system can directly affect the global performance of a jack-up unit.Investigation shows that there are three kinds of leg structure forms in the world now:the reverse K,X,and mixing types.In order to clarify the advantage and defects of each one,as well as their effect on the global performance of the jack-up unit,this paper commenced to study performance targets of a deepwater jack-up unit with different leg systems(X type,reverse K type,and mixing type).In this paper a typical leg scantling dimension and identical external loads were selected,detailed finite element snalysis(FEA) models were built to simulate the jack-up unit’s structural behavior,and the multi-point constraint(MPC) element together with the spring element was used to deal with the boundary condition.Finally,the above problems were solved by comparative analysis of their main performance targets(including ultimate static strength,dynamic response,and weight).     

自升式钻井平台风载荷试验研究

由于风载荷的计算方法不准确,基于自主设计的自升式钻井平台,首次在国内风洞实验室进行了平均风静力的实验研究。首先根据模型设计相似性要求对包括钻井平台的风载荷进行了模拟实验,主要通过气动测量系统获得相关数据,然后与根据规范的计算结果进行了对比分析,最后建议对计算分析方法进行修正,为钻井平台优化设计奠定了基础。     

自升式钻井平台的抗冰性能评价

自升式钻井平台属于典型的柔性结构。由于冰与柔性抗冰结构相互作用的复杂性,长期以来尚未形成基于动冰力响应分析的结构设计。结构抗冰设计中大都是从极端荷载出发,只考虑最大静冰力或最大倾覆力矩是否能推倒平台。基于对渤海辽东湾柔性抗冰平台的多年监测,发现强烈的冰激振动引起平台管节点疲劳失效、上部设施的非正常运行、作业人员不舒适等问题的风险性要远大于极端静冰荷载下结构的整体安全问题。文中基于多年现场冰与结构作用观测及冰荷载的研究成果,提出了柔性抗冰结构设计中应考虑的主要失效模式及评价方法。最后,以渤海某典型自升式钻井平台为例,对其抗冰性能进行评价。该文的研究可为寒区自升式平台的抗冰概念设计提供合理依据。     

冰激自升式钻井平台的动力响应分析

由于冰荷载研究的限制,冰区自升式钻井平台尚未形成基于动冰力响应分析的结构设计。为了合理地开展自升式平台结构的抗冰概念设计与安全评价研究,冰荷载下自升式钻井平台的动力响应分析是十分必要的。该文首先分析该类柔性结构在动冰荷载下的动力特性;其次,结合开展的自升式平台冰荷载模型实验研究,明确带齿条桩腿的自升式平台冰荷载作用形式;最后,对渤海某自升式钻井平台在典型冰况下进行冰振动力响应分析。文中的研究对冰区自升式钻井平台抗冰设计及冰振安全评估提供了合理的参考。     

Assessing appropriate stiffness levels for spudcan foundations on dense sand

Before a jack-up can operate at a given location, a site-specific assessment of its ability to withstand a design storm during operation must be performed. During this assessment, the complex state of stress and strain under a spudcan is usually simplified to a value of foundation stiffness that is integrated as a boundary condition into the structural analysis. Soil stiffness is a critical parameter affecting the foundation and structural load distribution and displacements, and the jack-up natural period and dynamic response. The level of spudcan stiffness is an area of intense interest and debate. This paper assesses appropriate stiffness levels for numerical simulation. Utilising results from a detailed “pushover” experiment of a three-legged model jack-up on dense sand, the paper compares the experimental pushover loads and displacements on the hull and spudcans to numerical simulations using different assumptions of spudcan stiffness. These include pinned and encastré footings, linear springs and a force-resultant model based on displacement-hardening plasticity theory. Constant stiffness levels are shown to be inadequate in simulating the experimental pushover test. The non-linear degradation of stiffness associated with the latter force-resultant model is critical.     

自升式平台上下分体探讨

提出上下分体的自升式平台结构形式及其作业方式,通过提高平台支撑结构刚度,减小平台上部结构尺度、重量及所受外荷作用,降低自升式平台造价,以减缓自升式平台造价随作业水深增加而急剧上升的趋势.     

海上自升式平台动力分析方法研究(英文)

A jack-up platform,with its particular structure,showed obvious dynamic characteristics under complex environmental loads in extreme conditions.In this paper,taking a simplified 3-D finite element dynamic model in extreme storm conditions as research object,a transient dynamic analysis method was proposed,which was under both regular and irregular wave loads.The steps of dynamic analysis under extreme conditions were illustrated with an applied case,and the dynamic amplification factor(DAF) was calculated for each response parameter of base shear,overturning moment and hull sway.Finally,the structural response results of dynamic and static were compared and analyzed.The results indicated that the static strength analysis of the Jack-up Platforms was not enough under the dynamic loads including wave and current,further dynamic response analysis considering both computational efficiency and accuracy was necessary.