内孤立波环境下半潜式平台受力研究

在2层流体基本假设下,通过实验分别研究不同波浪入射角下,作用在半潜式平台立柱群和沉箱群上的内孤立波载荷特性.实验结果表明:在任意迎流角下,作用在立柱和沉箱各部分的载荷峰值均随波幅增大而线性增大,并且波的传播方向对力的峰值有显著影响.在相同波幅、相同分层比下,当来波方向与平台中纵剖面不平行时,沉箱群水平载荷峰值在迎流角为...     

深水半潜式钻井平台DP3动力定位能力分析

以一座深水半潜钻井平台为对象,研究其动力定位系统的定位能力。依据API规范对动力定位能力的分析方法和要求,对半潜平台动力定位系统进行环境载荷的计算与分析,建立了动力定位系统的分析模型,编制了动力定位能力计算程序,针对平台推力系统的完整模式和各种失效模式,计算并绘制了平台在作业工况和待机工况下动力定位能力曲线和静态功率消耗曲线。计算结果表明,该平台的动力定位系统能够满足DP-3级别要求,能保证半潜钻井平台在设计海况下正常作业。     

半潜式平台结构屈曲强度评估

半潜式平台是海洋工程领域重要的浮式装置,采用直接计算法对某半潜式平台结构的屈曲强度进行了评估.首先,对半潜式平台结构进行有限元模型化,然后根据海况不同将静水、正常工作和风暴自存三种状态划分为48种计算工况,利用频域内的三维线性水动力理论和设计波法计算半潜式平台在各工况下的波浪载荷,同时考虑各工况下的莫里森力、风载荷、锚链预张力、吊车载荷和钻井载荷等载荷,进而计算平台在48种工况下的应力响应.最后根据ABS规范对平台结构进行屈曲强度校核.结果表明,屈曲强度是平台结构强度的重要指标之一,应在设计时给予合理评价,评估结果可为半潜式平台设计开发提供参考.     

内孤立波作用下半潜式平台耦合动力分析

内孤立波能引发突发性强剪切流,严重威胁半潜式平台和立管的正常作业。当前研究在分析半潜式平台与内孤立波的相互作用时多忽略平台与立管、系泊之间的耦合效应,分析结果与真实海况结果有一定误差。本文基于内孤立波eKdV理论,结合Morison公式,提出了一种可以分析内孤立波作用下半潜式平台-立管-系泊耦合动力响应问题的方法。研究表明:时域耦合分析下平台动力响应明显增加,立管位移幅值远大于非耦合分析情况,并在复原回归到初始位置后,继续跟随平台做振荡运动,立管应力较非耦合分析情况所增加,且上层流体的立管节点应力的增加量较下层流体中立管节点应力多。     

半潜平台内孤立波载荷特性数值模拟

以三类内孤立波理论KdV、e KdV和MCC的适用性条件为依据,采用Navier-Stokes方程为流场控制方程,将内孤立波诱导上下层深度平均水平速度作为入口边界条件,建立了两层流体中内孤立波对半潜平台强非线性作用的数值模拟方法。结果表明,数值模拟所得内孤立波波形及其振幅与相应理论和实验结果一致,并且在内孤立波作用下半潜平台水平力、垂向力及其力矩数值模拟结果与实验结果吻合。研究同时表明,半潜平台内孤立波载荷由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,其中摩擦力很小,可以忽略;水平力的主要成分为波浪压差力和粘性压差力,粘性压差力与波浪压差力相比较小却不可忽略,流体粘性的影响较小;垂向力中粘性压差力很小,流体粘性影响可以忽略。此外,半潜平台对内孤立波的波形及其诱导流场的影响很小,因此采用Morison和傅汝德—克雷洛夫力公式计算其内孤立波载荷是可行的。     

自升式钻井平台安全承载检测系统研究

自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于定位能力强和作业稳定性好,在大陆架的勘探开发中居主力军地位。而自升式钻井平台的重要系统齿轮齿条升降机构是自升式平台的重要承载机构, 在各种工作状态下起到支撑船体及相关设备的作用, 并长时间承受重外载荷作用。因而,对齿轮齿条升降系统的检测直接关系到平台的作业安全,本文从平台结构入手探索一种适合自升式钻井平台的安全监测系统实施检测平台关键部分的受力状况为作业安全、生产指挥、寿命评估等提供技术依据。     

半潜式平台水动力性能分析

本文运用水动力计算软件AQWA,对半潜式平台模型在生存海况和作业海况下不同0°和90°入射角时的进行了频域分析。结果表明,海况对平台运动有很大影响,平台在生存海况下的运动远比在作业海况下的运动剧烈。     

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。     

水声定位在平台动力定位中的发展和现状

浮动式及半潜式钻井平台是远海大深度油气开发的基础装备,而具备水声定位能力的动力定位系统又是该类平台的关键设备。在远海GPS精度较低,同时需要进行海底井口及水下作业机器人的定位。因此,深海作业的钻井平台上的动力定位系统普遍应用了水声定位技术。本文介绍了水声定位系统的基本分类,当前国际上应用于钻井平台的主要的水声定位产品,以及国内的水声定位技术水平,并提出了我国水声定位技术在钻井平台动力定位系统中未来几年的发展趋势。     

深水半潜式钻井平台动力定位建模与仿真

针对海洋结构物的过程对象模型中水动力系数较多且较难获得准确的数值,运用控制对象模型代替过程对象模型来模拟海洋平台动力定位时的动态响应.采用模块法对半潜式平台主要的水上建筑以及水下建筑进行了不同标准构件模块的离散,通过叠加各离散构件的载荷获得风与海流的总载荷.应用所建立的模型对981钻井平台在待机工况与作业工况进行了动力定位的时域仿真,仿真结果表明模型切实可行,可以用于动力定位的实时模拟与系统调试.     

超深水半潜式平台局部结构设计中的波浪荷载

在设计波方法理论基础上,结合DNV规范,对超深水半潜式钻井平台局部结构设计中波浪载荷计算方法进行探究。本文以作业水深4 000 m的超深水半潜式钻井平台为例,设计8种设计波参数计算方案,将不同方案计算的设计波波高进行对比。结论表明:确定性设计波法计算误差较大;随机性设计波法和长期预报法的计算结果与波谱形式、波谱的确定参数以及波浪散布图的选取有关;在进行局部波浪载荷计算时,长期预报法计算结果更为可靠;在整体设计阶段随机性设计波法更能发挥作用。     

超深水半潜式钻井平台双井架钻机关键作业工艺分析

结合双井架钻机作业特点以及超深水半潜式钻井平台钻机配置要求,进行超深水半潜式钻井平台双井架钻机布置方案设计。在此基础上,对双井架钻机关键作业工艺进行分析,形成一种适合超深水半潜式钻井平台双井架钻机的钻杆、套管以及隔水管处理工艺和钻井作业工艺。分析结果可用于指导钻机系统设备配置选型,确定双井架钻机作业过程的载荷,指导双井架的设计,指导现场作业施工。     

动力定位模式下考虑钻井立管角度响应的最优控位方法

随着海上浮式移动钻井设施作业水深的不断增加,钻井立管受水面浮体运动与海洋环境载荷的影响将更加复杂,如何通过有效的定位方法来保证水面平台与水下立管的联合作业安全是深海环境下油气开发面临的重要挑战。针对浮式移动设施水下钻井、修井的位置保持问题,本文在动力定位模式下设计一种考虑钻井立管顶、末端角度响应的控位方法,以满足立管安全运行限制域的要求。联合水面浮体与水下立管的低频运动特性分析与建立水面浮体运动偏移与立管顶、末端角度的相对运动关系与模型。在动力定位控位策略中引入最小化钻井立管角度响应的目标函数及其约束条件进行最优化动态期望位置规划,并通过“海洋石油981”深水钻井平台及其立管系统进行了仿真验证。     

中国第一个深水半潜式钻井平台完成试验作业

<正>烟台中集来福士公司将完成它的第一个半潜式钻井平台"COSL Pioneer"的试验作业。这个钻井平台,是专为中海油田服务有限公司建造的,也是在中国建造的第一个深海半潜式钻井平台。作为在交付使用之前的最后一个里程碑,此次海洋试航将在它的设计操作条件下对平台的船体、机械、电器以及其他的相关系统进行一个集成测试并打分。在此期间,调试工程师将对平台的推进器以及动力定位、声波定位器、通讯设备、抛锚处,以及应急系统做一个测试。     

深水半潜式钻井平台运动性能与锚泊系统分析

以一座预想在我国南海作业、工作水深3 000 m的深水半潜式钻井平台为例,应用MOSES程序对该平台的运动性能和锚泊定位能力进行了系统的分析.首先建立平台的三维湿表面模型,采用三维绕射辐射理论进行计算,获得了作用在平台湿表面上的波浪载荷和平台响应的传递函数.结合南海海况资料,对平台运动响应进行了短期预报.然后采用时域耦合分析法对该平台锚泊系统的定位能力进行了计算.研究结果对该平台的模型试验具有参考意义.     

半潜平台结构疲劳寿命评估方法比较

为了研究各种疲劳评估方法对海洋结构物疲劳寿命评估结果的影响,利用S-N曲线方法和断裂力学方法分别计算了半潜式海洋平台的疲劳寿命,分析比较了二者计算结果的差别.同时比较了疲劳载荷预报中谱分析方法和设计波法的计算结果,分析研究半潜式海洋平台结构关键节点疲劳应力计算中设计波和载荷参数的确定方法,为半潜式海洋平台的疲劳寿命评估提供依据.经过比较分析,认为S-N曲线方法和断裂力学方法应用于评估海洋结构物疲劳寿命均是可行的,使用设计波法来计算半潜式海洋平台横撑与立柱交点处结构疲劳寿命时应该以60°浪向的横向扭矩为特征设计波浪载荷来决定设计波参数比较合理.     

计及系泊系统作用下半潜式生活支持平台碰撞特性研究

半潜式生活支持平台用于钻井平台生活及工程方面的支持,动力定位或系泊系统的失效都可能导致支持平台与钻井平台的碰撞。本文通过计及系泊系统作用下某半潜式生活支持平台与钻井平台的典型碰撞工况分析,对其碰撞特性进行了研究。利用Awqa-line模块得到系泊缆位移-载荷曲线,并在LS-Dyna软件中等效模拟出系泊缆对生活支持平台与钻井平台水平方向上的约束作用。利用Space Claim-HyperMesh软件联合建立了生活支持平台与钻井平台有限元模型,从碰撞速度、碰撞位置、参数设置等方面确定了生活支持平台与钻井平台的碰撞工况。从碰撞后速度、结构形变、碰撞力、能量转化等方面进行了对比分析,得出以下结论:系泊系统对平台的约束作用主要表现为平台运动的滞后效应,减缓了支持平台与钻井平台的速度变化,加快了碰撞区域结构的形变速度,造成了碰撞区域更大的结构变形。     

深水钻井立管建模与角度安全控制

从水面钻井平台与水下立管联合作业的安全角度出发,提出一种将钻井立管的力学响应限制特性引入水面平台动力定位闭环控制中的位置保持方法,实现水面钻井平台（或船舶）基于立管角度响应的动态定位。利用有限元方法建立包括立管系统质量、系统刚度、结构阻尼和水动力载荷在内的立管运动控制模型。联合水面浮体和水下立管的低频运动特性建立水面浮体运动偏移与水下立管顶端角度及末端角度的相对运动关系模型。在此基础上,设计基于立管运行响应的动力定位控位方法,实现对立管顶端角度及末端角度的安全控制。仿真结果表明,所提出的方法可行,在外界突变的环境载荷瞬时作用于水面浮体时,能更快地跟踪新的期望最优位置,保证钻井立管运行在安全界限内。     

畸形波作用下半潜平台运动响应研究（英文）

海洋结构物的水动力性能研究对于安全、经济的工程设计至关重要。近年来,由海浪巨大波浪引起的事故越来越多地见诸报道,因此,有必要深入研究波浪尤其是畸形波对结构物产生的载荷及运动响应。海上浮式平台的运动响应与系泊载荷密切相关,而文中的出发点正是研究在何种波浪条件下会引起平台的最大运动响应。通过对一座设计作业水深为500 m的半潜式平台进行频域计算,获得了平台在自由漂浮状态下的响应函数(RAO),并与实验数据进行了比较。通过时域模拟,获得了新年波和"三姐妹"波作用下的平台运动响应,研究了畸形波的存在对于平台运动的影响。此外,还研究了畸形波中最大波峰值及连续大波的出现间隔对平台垂荡和纵摇运动的影响,可为后续研究和工程设计提供参考。     

畸形波作用下半潜平台运动响应研究

海洋结构物的水动力性能研究对于安全、经济的工程设计至关重要.近年来,由海浪巨大波浪引起的事故越来越多地见诸报道,因此,有必要深入研究波浪尤其是畸形波对结构物产生的载荷及运动响应.海上浮式平台的运动响应与系泊载荷密切相关,而文中的出发点正是研究在何种波浪条件下会引起平台的最大运动响应.通过对一座设计作业水深为500 m的半潜式平台进行频域计算,获得了平台在自由漂浮状态下的响应函数(RAO),并与实验数据进行了比较.通过时域模拟,获得了新年波和"三姐妹"波作用下的平台运动响应,研究了畸形波的存在对于平台运动的影响.此外,还研究了畸形波中最大波峰值及连续大波的出现间隔对平台垂荡和纵摇运动的影响,可为后续研究和工程设计提供参考.