导管架平台振动响应简化计算方法

针对导管架平台的初始设计阶段,提出了振动响应的简化计算方法。考虑主导管结构和支撑结构,将平台处理为底部固定的自由分布柔性体系,假定平台的质量和刚度沿高度线性分布,考虑导管架的一阶模态振动,采用模态分析方法,建立了导管架的广义振动方程,确定其等效质量、等效刚度和等效阻尼。在此基础上计算34m高导管架平台在波浪、海流及地震作用下的动力响应,并对该方法的适用性进行了讨论。     

半潜式生产平台波浪载荷敏感性分析

基于三维势流理论对半潜式生产平台波浪载荷响应进行数值分析,并通过优化分析,以4个平台主尺度为变量进行波浪载荷预报,研究平台主尺度变化对平台波浪载荷的影响。利用谱分析预报方法,研究波浪浪向及周期对平台波浪载荷的敏感性,结合波浪载荷传递函数的特征,讨论以较危险的波浪载荷及组合波浪载荷确定设计波的方法。得到目标半潜式平台主尺度变化对波浪载荷的变化特点,为主尺度选型提供参考;总结平台波浪载荷对波浪方向及周期敏感性影响的特点及主控设计波选择方法,为半潜式生产平台后续的结构设计提供参考。     

半潜式钻井平台上钻机井架振动分析

以某半潜式钻井平台上钻机井架为实例,借助于ABAQUS非线性有限元分析软件对井架结构进行简化,并建立有限元模型。通过对井架结构的模态分析和随机振动分析,分别得到该井架的自振特性(包括固有频率及阵型)和井架结构在地震、波浪激励下的动态响应随时间、频率的变化规律,分析结果有助于在设计井架结构时避开其共振频率范围,进而为选择平台上有振动特性的配套设备提供理论依据。     

基于相似模型的导管架平台波浪载荷数值模拟

为确保海洋平台在海浪环境下的安全生产,研究波浪载荷的数值模拟方法及波流耦合作用下平台结构的静动力响应。以导管架平台相似模型为例,应用有限元法,根据5阶Stokes波浪理论,对平台在波浪载荷作用下的静动力响应进行了数值建模和仿真分析。结果表明:在波浪载荷作用下,平台结构产生类周期往复运动,周期与波浪周期基本一致;平台不同位置的响应值不同,从泥线至平台顶端,响应值逐渐增大;平台甲板结构变形明显,最大应力出现在桩腿底部位置。为实际工程应用和安全诊断提供参考。     

漂浮压载状态下自升式平台的运动响应分析

针对传统一阶理论在自升式平台漂浮压载工况下水动力计算精度不足的问题，以某自升式海上石油钻井平台为研究对象，建立平台水动力分析模型，在浅吃水状态下考虑波浪对平台的二阶作用，运用高阶边界元方法对平台的一阶和二阶水动力问题进行求解。通过数值模拟，给出多种波浪频率入射条件下平台的波浪力和运动响应数值计算结果。结果表明：在漂浮压载状态下，二阶波浪力在水平方向上对波浪力幅值影响较大；从运动响应角度看，无论是水平方向还是竖直方向，二阶波浪作用都不可忽视。     

基于面元法的半潜式平台在波浪中的运动响应与波浪漂移力计算

波浪载荷对半潜式平台的运动响应起决定性的作用，并直接影响平台的总强度。基于面元法对不同浪向角下的半潜式平台的波浪漂移力进行了数值计算，通过RAO曲线和RMS值分析了半潜式平台在波浪中的运动响应，考察面元法在计算半潜平台运动响应与波浪漂移力上的适用性。结果表明，面元法能够获得合理的数值预报结果；半潜平台的运动响应在不同波浪条件下有显著区别，纵荡和横荡响应在短波中较为剧烈，在长波中较为平缓，垂荡运动的峰值大于纵荡和横荡运动响应峰值；波浪漂移力/力矩在不同波浪条件下的差异也是显著的。该结论对半潜平台在波浪中的运动响应与波浪漂移力的研究有一定的参考价值。     

新型水下井口基盘模型试验及数值分析

针对某一新型水下井口基盘,进行了室内模型试验,包括准静态试验和模态试验,并和有限元计算结果进行了对比。考虑了冰载荷、波浪载荷、流载荷、地震载荷对结构的作用,试验给出的平台应力、位移响应、振型、频率和有限元计算的结果一致,此井口基盘结构是安全的。     

三维海底悬空管道的随机振动分析

应用概率论及随机振动的理论和方法,分析了波浪力的随机模型,提出了竖直波浪力的相关函数,利用模态分析方法论述了三维悬空管道在随机波浪作用下的动力响应并给出了在随机波浪力下的动力响应谱。算例表明,振动响应的能量集中分布在波浪载荷的峰值频率处。结果可对进一步分析海洋石油管线的疲劳可靠性提供一定的理论参考价值。     

桁架式Spar平台气隙响应研究

气隙是深海Spar平台结构设计所需考虑的关键问题之一。Spar平台是浮式平台,在海洋环境荷载的作用下会发生运动,平台结构和波浪还会相互产生影响,因此在计算气隙时须考虑平台运动和波浪运动的耦合作用。利用数值计算方法对桁架式Spar平台气隙响应的影响因素进行了研究。平台垂荡值是影响气隙响应的主要因素;波浪运动对气隙的影响很大,而平台运动对气隙的影响较小。     

勘探三号海洋钻井井架动力特性测试与安全评估

为了准确地评估海洋钻井井架安全承载能力，提高海上石油钻探过程中钻井作业的安全，以勘探三号海洋钻井井架为例，提出了海洋钻井井架动力特性测试理论与技术。利用海洋波浪脉动激励反应来识剐井架结构模态参数，根据模态参数与物理参数之间的关系，分析井架物理性态，进而评估井架当前实际状态，定量确定井架实际承载能力。识别结果与计算结果比较，其误差不超过6％。此方法可应用于海洋平台上大型钢结构动力特性测试、承载力预测及安全评价。     

JZ20-2MUQ海洋平台的动态特性研究

建立了JZ20-2MUQ平台的有限元模型,采用动力有限元方法对其进行了有限元计算,获得了结构的前10阶固有频率和模态振型,并且与实测结果相比较,结果接近,表明了建立有限元模型的正确性.在此基础上,研究了平台的结构因素对平台动力特性的影响,其结论对平台的设计或结构改进具有指导意义.     

JZ20—2MUQ型导管架平台相似模型设计研究

导管架平台是一种用于海洋石油开发的固定式平台,在我国渤海、南海的石油开采中发挥着重要作用。由于导管架平台结构庞大,在研究其性能的试验中多以导管架相似模型替代。介绍了基于相似定理量纲分析法的导管架平台相似模型设计全过程,分析了应用相似定理设计相似模型时应注意的问题。根据相似理论的推导计算结果,以JZ20-2MUQ型导管架平台为原型,加工制造了比例为1：50的导管架平台相似模型,为应用模拟试验结果来指导工程设计奠定了基础。     

海洋平台管节点极限强度分析方法研究

管节点作为海洋平台结构中十分重要且薄弱的环节,其极限强度分析是海洋平台安全评估的重要内容,也是一项十分复杂的工作,选择正确的方法和分析手段是得到准确分析结果的前提。文章应用MSC．PATRAN软件建立平台管节点分析的有限元模型,分别使用局部模型法和嵌入式模型法对管节点进行分析,对比其计算结果,认为采用嵌入式模型法更为精确。     

导管架平台冰激振动响应分析

根据导管架平台的结构特点，建立了导管架平台有限元模型。对其进行模态分析，获得前3阶固有频率和模态振型，计算结果与实测结果相符合，表明导管架平台的有限元模型是准确的。在此基础上，对导管架平台施加风、海流静载荷及动冰载荷，进行导管架平台的动力响应分析，获得了导管架平台各个关键点的位移和加速度响应曲线。     

深水半潜式钻井平台总体强度分析

以某新型第六代深水半潜式钻井平台为分析对象,依据三维绕射理论计算波浪诱导载荷与运动,采用谱分析法确定设计波参数,进行了自存、作业等装载情况下21个波浪工况的波浪载荷预报,并建立三维有限元模型完成了平台结构总体强度分析。结合波浪载荷预报及结构分析结果,提出了计算工况选取原则及控制总体强度的关键因素,可为今后深水半潜式平台的结构设计、总体强度分析、选取疲劳强度典型节点及形式优化提供参考。     

导管架平台应变监测传感器优化布置

针对导管架平台应变传感器无法覆盖所有结构关键位置的现状,提出一种基于结构多尺度模拟的应变传感器优化布置方法.利用管单元和梁单元建立导管架平台宏观有限元模型,并基于静力分析确定结构的关键区域.建立关键区域的三维实体有限元模型,采用多点约束方法进行梁单元与实体单元的耦合,完成结构多尺度建模.对多尺度模型进行力学分析,确定应...     

含贯穿性损伤海洋平台结构强度分析

采用有限元方法,通过局部实体建模,提出一种海洋平台整体结构有限元分析方法,用实体模型模拟海洋平台构件连接处的贯穿性开裂损伤。建立多损伤模型,分析局部损伤对海洋平台结构整体强度的影响。以渤海的某一现役导管架平台为研究对象,根据设计规范,分析在环境极值载荷下平台的应力场。研究表明,当开裂损伤圆周弧长大于110°时,平台最大应力发生在损伤处,开裂损伤边缘应力值超过材料的屈服极限,使导管架撑杆产生塑性变形,最终会导致管件断裂。研究方法为现役平台的分析与评估提供了更为精确和符合实际的手段,为海洋平台的检测、维修决策和结构承载潜力挖掘提供了科学依据。     

隔水导管复合管柱载荷转移技术

为降低导管架平台建造成本,采用将导管架平台载荷转移至隔水导管-水泥环-表层套管复合管柱结构的方式以提高导管架平台承载能力的方法。分析导管架平台与复合管柱结构相互作用的机理,并建立复合管柱结构与导管架平台刚性连接时的载荷转移效率计算模型及复合管柱结构极限承载力计算模型。以渤海典型六腿平台为例进行平台载荷转移分析,采用载荷转移方式在保证复合管柱结构强度和稳定性的前提下可将导管架平台12.5%的载荷转移至复合管柱结构且减少导管架平台桩管入泥深度,为导管架平台结构优化设计和简化施工提供理论指导。     

半潜式平台疲劳损伤分析及延寿评估

采用有限元分析软件ANSYS对“南海二号”半潜式平台进行一体化建模,应用谱分析方法和全概率方法对平台结构的疲劳损伤进行分析,并计算结构的疲劳寿命;根据金属材料的完全非线性疲劳累积损伤模型,分析疲劳损伤构件承受极端荷载的能力;对平台疲劳损伤严重的应力热点区域进行检测维修,研究了节点维修后延续寿命的期望。     

自升式海洋平台升降作业刚柔耦合动力学特性

考虑桩腿柔性对自升式海洋平台升降作业的影响,系统开展平台整体升降动力学研究。针对桁架式和壳体式桩腿两种类型平台分别建立其刚柔耦合虚拟样机,在考虑各阶模态对结构动力响应影响权重基础上,采用DC增益模态截断法研究模型简化方法。研究齿轮齿条接触动力响应及各齿轮间载荷特征时变规律,揭示平台动力性能对桩腿柔性的敏感程度,进一步集成升降控制、监测系统搭建平台升降实验系统,开展穿刺应急工况平台升降动力性能实验验证研究。研究结果表明：刚柔耦合简化模型在确保分析精度基础上可有效提高计算效率,且能准确反映应急升降工况下平台动力学特性;桩腿柔性影响不同升降位置齿轮齿条接触力时变规律及载荷分配差异性,且对壳体式桩腿的影响程度要高于桁架式桩腿。