风浪联合作用下深水半潜式平台运动响应模型试验研究

以一座工作水深为1 500 m的深海半潜式钻井平台为例,采用混合模型试验技术,对其在400 m等效截断水深锚泊系统系泊下进行模型试验研究,缩尺比取为1∶100,分别进行了静水试验、规则波以及不规则波试验.对比数值计算结果与试验结果,对平台的运动响应进行研究分析.     

多点系泊FPSO截断设计及其总体响应分析

对西非海域某一作业水深1 700m的多点系泊FPSO系泊系统进行了等效水深和水平截断设计,以解决海洋工程模型试验水池尺度限制的问题。通过调整系泊缆的长度、轴向刚度和空气中单位长度质量,保证其悬链线形状及静态特性与全水深系统一致。最后对整个FPSO进行时域耦合计算分析,对比发现截断后系泊系统的静态特性、平台运动响应和系泊线受力与全水深情况吻合较好。结果表明截断设计的方法是合理可行的,能够满足试验要求。     

水深截断系泊缆阻尼研究

以某一深海平台的两种不同的水深截断系泊缆为例,采用模型试验和数值计算结合的方法研究了单根系泊缆的阻尼特性,并采用不规则波模型试验予以验证。结果表明,通过调节系泊缆参数可使水深截断系泊缆的波频阻尼与全水深系泊缆一致,由于截断较大,其低频阻尼虽有增加,但仍然显著小于全水深系泊缆。     

基于ABAQUS和SACS软件的“勘探三号”平台结构强度分析

应用SACS海洋工程设计软件建立"勘探三号"半潜式钻井平台的SACS模型,根据各主要目标作业海区1 500ft(457m)水深的海洋环境资料,选取"勘探三号"平台在1 500 ft(457 m)作业水深的设计环境条件;应用SACS软件计算出"勘探三号"平台在此设计环境条件下所承受的风、海流和波浪力;应用ABAQUS有限元分析软件建立"勘探三号"平台的有限元分析模型,并对"勘探三号"平台在1 500ft(457m)作业水深环境载荷作用条件下进行结构强度分析,得出结论:在不做较大结构改动的前提下,通过局部的结构改造和加强,"勘探三号"平台能满足作业水深提高到1 500 ft(457 m)时海洋环境条件对其总体强度的要求,为该平台今后提高作业水深能力改造提供了结构强度方面的技术依据。可为今后类似半潜式钻井平台提高作业水深改造提供借鉴和参考。     

极地半潜式钻井平台系泊系统设计

针对1艘设计用于极地海域作业的半潜式钻井平台开展系泊系统设计工作。对平台的系泊定位能力进行分析与校核。系泊设计的水深范围为100~500 m,环境条件筛选一年一遇海况作为作业工况设计海况,百年一遇海况作为自存工况设计海况。为验证平台在夏季无冰海况和弱冰情季节有冰条件下的平台系泊定位性能,选取风、浪、流载荷作为非冰期的主要环境载荷,选取风、流、冰载荷作为初、末冰期的主要环境载荷。计算结果表明,如不考虑冰山等恶劣情况,选用常规锚链作为系泊系统可满足平台在极地海域的夏季和弱冰期的作业需求。     

实时三维声呐技术在平台水下检测中的应用

滩海平台工作水深较浅,约1～3 m,平台桩基为群桩,形状不规则,对其难以进行定量检测。首次采用三维声呐系统对冀东油田滩海平台的水下工程进行检测。检测结果表明,冀东油田1号构造平台桩基未发现异常,NP1-1D平台桩基周围3 m范围内有约0.5 m深的凹坑,NP1-29平台西北侧桩基北侧有长44 m、宽约14 m、较周围地形深2.6 m的沟槽,NP1-3D平台桩基宽度约11 m,桩基下方有较小沟槽。检测成果满足工程要求。对于工作水深大于3 m的平台,其桩基可采用Echoscope实时三维声呐系统进行水下检测;工作水深小于3 m时,需进行现场试验确定。     

深水导管架平台技术研究

导管架平台是一种适用于300m~500m水深海域油气田的干式井口开发模式的平台。该文对可用于此水深范围的几种干树平台及对最终选择何种平台的原因进行了初步的分析,总结了国内外深水导管架的现状。以墨西哥湾海域的五座深水导管架平台为例,介绍了深水导管架平台的结构特点、建造、安装、投资和应用情况。讨论了深水导管架平台的重量控制、建造和安装关键技术,特别举例说明了分段安装技术。最后论述了导管架平台在南海的应用受特定水深的限制,主要是由于缺乏建造、运输和安装的经验,且由于自重过大使其失去了经济性。     

水下电连接器密封和环境补偿结构设计与分析

水下电连接器工作水深为1 500 m时,公头和母头插拔面临巨大的内外压力差和动密封难度大的难题。设计的插拔动密封结构,将残余海水剐蹭并隔离在前密封外,使插座充油腔始终保持密封状态;设计的环境补偿结构降低了内外压力差,从而降低插拔难度。采用厚壁圆筒结构Lame公式和畸变能理论,对水下电连接器进行危险截面计算与校核。基于ANSYS软件中的Workbench平台建立重点零件的三维网格模型。对该模型施加压力并进行仿真分析,得到形变云图和应力云图,证明该水下电连接器满足水深1 500 m工作的技术要求。     

深水无隔水管泥浆举升钻井系统配置及安装流程

在对深水无隔水管泥浆举升钻井系统关键设备和水力学计算结果分析的基础上,提出了水深500m和1 500m情况下的无隔水管泥浆举升系统配置方案。针对不同水深情况,给出系统布放方案选择的原则,提出舷侧布放和月池布放2种方案,并对不同布放方案的优缺点进行分析。结合目前无隔水管泥浆举升钻井工艺应用情况,对不同水深情况下系统安装的平台准备和水下设备下入流程进行分析。通过对无隔水管泥浆举升钻井系统与现有海洋装备的匹配及其配置与安装流程制定的研究,对于经济有效地达到钻井目标具有重要指导意义。     

基于静力相似的水深截断系泊系统多目标优化设计

编写了基于悬链线方程的系泊系统静力计算程序,结合多目标遗传算法NSGA-Ⅱ,实现了大范围寻优和多目标优化,用于水深截断系泊系统的优化设计.     

辅助钻井多浮体系统系泊截断设计与分析

为满足模型试验中水池尺寸的限制性,基于静力相似准则,调整辅助钻井(Tender Assisted Drilling,TAD)多浮体系统系泊线的长度、刚度、单位长度质量等参数,开展TAD多浮体系统系泊线的等效水平截断设计,进行截断前后静力与时域动态结果的对比分析.结果 表明,截断后系泊线及各浮体的水平静力回复力特性和时域...     

基于Abaqus的合成纤维缆动刚度特性

基于Abaqus的AQUA模块，分析外激励作用下合成纤维缆的动力特性。使用Abaqus中UMAT子程序模拟缆索的动刚度特性。以水深为1 500 m的深水绷紧式系泊系统为研究对象，分别对其进行静刚度和动刚度计算，比较2种情况下缆索张力的变化。传统缆索张力算法认为整根缆的张力与刚度相同，分别以缆首端和尾端为研究对象，比较其动张力与动刚度的区别，说明在采用传统算法计算时存在误差。分析自重和海流力对缆索张力和动刚度的影响，发现自重和海流力在张力计算中不可忽略。分析外激励幅值和周期变化对缆索张力和动刚度的影响，结果表明张力峰值随外激励幅值的增大而增大，缆索张力和动刚度周期随外激励周期的变化而变化。     

变水深地形下半潜式生产生活平台系泊性能

综合考虑地形条件的影响,针对半潜式生产生活平台及其系泊系统开展数值计算和模型试验,对平台在不同海况下的运动响应、系泊力等结果进行对比分析,验证平台系泊系统的安全性。研究结果一方面可为系泊系统的进一步优化提供数据基础,另一方面可为平台的实际工程应用提供理论和技术支撑。     

张紧式系泊方式对深水半潜平台性能影响研究

张紧式系泊是一种适用于深水定位的系泊方式。针对作业水深为2 000 m的半潜式钻井平台,设计了不同的张紧式系泊布置方案,通过系泊系统耦合分析,对方案逐步优化,最终确定系泊系统参数。并在确定的系泊布置形式下,分析了平台作业状态下的运动性能,可为平台系泊系统设计提供参考。     

极端载荷下半潜式平台系泊方法及性能对比

以某深水半潜式平台为研究对象,针对1 400 m 工作水深的12点系泊系统,采用时域耦合分析方法对比分析南海某设计工况下张紧式系泊与悬链线式系泊平台的运动响应和系泊缆动力特性,进而研究极端载荷作用下受力最大的系泊缆断裂时二者的变化情况。结果表明：与悬链线式系泊相比,无论是完整状态抑或是破断状态,张紧式系泊均具有更好的系泊性能,但聚酯缆材料的刚度非线性程度较大。分析结果可为系泊系统的设计与选择提供参考。     

软刚臂单点系泊系统横向刚度分析

对软刚臂单点系泊系统的横向刚度理论进行探讨,并以海洋核动力平台单点系泊系统为例进行相关计算,对海洋核动力平台在不同海洋环境条件下的水动力性能开展系统的风浪流水池模型试验。基于理论研究并运用MATLAB和Adams软件对软刚臂系统横向刚度进行分析计算,通过试验得到系统的横向回复力曲线,结果表明其刚度在横向位移较小时近似为一固定值（5 t/m）,并随横向位移增大而增大。     

新型北极冰区半潜式钻井平台及其系泊定位能力分析

为降低北极海上油气勘探开发成本,迫切需要适合北极作业的海洋工程装备。针对这一问题提出一种可以用于北极海上钻井作业的新型半潜式钻井平台概念。该平台采用6立柱双浮筒形式,平台立柱上部设计为倾斜形式以降低作用在平台上的冰载荷。为保证破碎后的海冰不影响钻井作业,平台设计立管防护装置和锚链防冰装置。分别对平台设计条件、主尺度、系泊系统设计情况进行介绍,并采用商业分析软件对平台在夏季和有冰季节的系泊定位能力进行分析。分析结果表明：该半潜式钻井平台可在北极夏季开阔水域和冬季海面结冰情况下进行钻井作业;平台可在1.0 m厚的海冰作用下保持作业能力,在1.5 m厚的海冰作用下保持自存能力;平台系泊定位能力满足北极钻井作业的要求。     

深水半潜平台悬链线式系泊系统耦合动力分析

探讨悬链线式系泊系统的基本特性,分析系泊缆直径、长度和预张力角度对系泊缆动力特性的影响,初步计算分析了1500m水深时较为经济的悬链线式系泊系统,结果表明改变系泊缆布置角度和系泊缆数目可以在一定程度上改善系统的运动响应和动力效应,但是深水悬链线式系泊系统经济性和平台作业能力等问题仍需研究。