垂荡板对Truss Spar平台垂荡性能的影响分析

为了研究垂荡板对Truss Spar平台垂荡性能的影响,在建立Truss Spar平台垂向波浪载荷计算模型的基础上,基于柯莱根-卡彭特数Kc计算了Truss Spar平台的黏性阻尼,提出了垂荡响应幅值的理论计算方法,并将理论计算结果与AQWA软件的仿真结果进行对比。分析结果表明:2种分析方法下垂荡响应幅值趋势一致,峰值较为接近,而且理论计算方法计算速度明显优于仿真分析方法;基于Kc数的垂荡响应幅值理论计算方法能快速有效地分析设有垂荡板的海洋平台的垂荡响应;黏性阻尼能够有效抑制Truss Spar平台的垂荡响应,在垂荡响应分析中不可或缺,垂荡板贡献的黏性阻尼是总黏性阻尼的主要组成部分。所得结论可为合理确定Truss Spar平台垂荡响应幅值提供参考。     

深水半潜式平台运动响应预报方法的对比分析

分别采用频域分析法与时域分析法对南海某深水半潜式平台的运动响应进行了计算,对比分析了两种方法在深水半潜式平台运动响应预报结果上的异同.对于波频运动(纵摇、横摇、垂荡),两种方法的计算结果较为吻合;对于纵荡和横荡运动,频域分析法的计算结果低于时域分析法计算结果.频域分析法对深水半潜式平台波频运动的预报精度较高,但对非线性效应明显的平台纵荡和横荡运动的预报结果偏低,仅适用于平台方案选型或设计的初期阶段;而时域分析法可以更好地处理深水半潜式平台运动响应计算中的非线性问题,更适用于平台设计的后期阶段.     

基于抵消周期设计的干树半潜式平台水动力性能研究

基于抵消周期设计了干树半潜式平台,并对其水动力性能进行了研究。深吃水式干树半潜式平台不采用垂荡板等附属结构,将干式开发系统和半潜式平台的优点相结合。通过对结构主尺度的优化来降低平台的垂荡响应,使其能够支持干采油树系统。采用三维势流理论,运用SESAM软件对干树半潜式平台进行了水动力性能分析。运用HydroD模块对平台进行频域分析,得到平台附加质量、势流阻尼、幅值响应函数等参数。运用DeepC模块对平台进行时域耦合分析,得到平台加系泊系统后的时域响应。     

垂荡板结构参数对半潜式平台运动性能的影响分析

该文结合Truss Spar平台的优点,在传统半潜式平台的底部添加垂荡板结构,通过改变垂荡板的质量、安装水深和面积,利用水动力计算软件AQWA,分别从频域和时域两方面,研究了垂荡板结构参数的变化对半潜式平台运动性能的影响。计算结果表明,垂荡板结构能有效抑制半潜式平台的运动,而且垂荡板的质量越大,安装越深,面积越大,对平台运动性能的改善效果越好。     

半潜式平台水动力性能研究

介绍了近年来国内外关于半潜式平台水动力性能的研究,包括垂荡运动性能、低频运动性能、气隙问题、涡激运动,以及基于水动力分析的参数优化设计和新概念设计等,并对水动力性能数值预报方法进行了分析。     

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。     

基于可燃冰开发的深吃水半潜式平台水动力性能分析

以应用于1 500 m作业水深的深吃水半潜式平台为研究对象,通过水池模型试验对水动力性能进行深入研究,并且与某典型浅吃水半潜式平台进行对比。结果表明,深吃水半潜式平台纵摇、横摇和垂荡固有周期显著短于传统浅吃水平台,在波频范围内前者运动响应大幅减小,在作业海况下最大摇摆运动为1.54°、最大水平运动为13.12 m,具有良好的运动性能,能够满足深海可燃冰开发的工程需求。     

深海半潜式平台的水动力及系泊系统时域耦合分析

该文利用有限元分析软件ANSYS和水动力计算软件AQWA进行了有限元建模和水动力特性研究。考虑复杂的海洋环境载荷,包括随机波浪载荷、风载荷和流载荷的多重作用,浮式平台与系泊缆索之间的相互影响,采用时域耦合的分析方法对深海领域复杂工况下的半潜式钻井平台的水动力性能和系泊性能进行了分析。研究结果表明,规则波频域下,在纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇、艏摇各方向上,附加质量和附加阻尼随着波浪频率的增加,呈现先增大后减小的趋势,但局部均有起伏,平台在高频波浪区域内运动性能表现良好,响应幅值较小。同时,通过将浮式平台和系泊系统进行时域耦合分析,得出在环境力入射角为45°时,平台运动响应的幅值和系泊系统缆索的最大张力符合规范要求。     

深吃水圆筒型核能平台水动力特性与运动响应性能

深吃水圆筒型核能平台的设计吃水与主体直径相近，主尺度特征有别于现有圆筒型海工平台。为探究其性能特点，针对深吃水圆筒型核能平台的水动力特性和时域运动响应展开计算研究。采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法模拟平台横摇和垂荡自由衰减，并基于二次阻尼模型计算相应阻尼因数；基于势流理论计算平台响应幅值算子(Response Amplitude Operator, RAO)和固有周期，并结合南海典型海况对平台的运动响应性能和适用性进行分析评估。结果表明：深吃水圆筒型核能平台垂荡、横摇和纵摇固有周期均长于常见波浪周期；平台纵荡运动主要受二阶波浪载荷影响，低频特性明显；垂荡和纵摇运动受自身固有频率影响较大，垂荡同时表现出波频特性。深吃水圆筒型核能平台总体运动性能良好，适应南海海况，所得结果可为工程应用提供相关参考。     

3000米深水半潜式钻井平台运动性能研究

应用SESAM程序系统研究了4种深水半潜式钻井平台的运动性能。首先建立深水半潜式钻井平台的三维水动力模型,然后采用Morison公式和势流理论相结合的方法进行计算分析,获得了半潜式钻井平台运动响应的传递函数和固有周期。在此基础上,结合我国南海海况资料,应用频域分析法对深水半潜式钻井平台运动响应进行了短期预报。研究结果对深水半潜式钻井平台船型的选择有参考意义。     

干树半潜平台的选型设计

干树半潜采油平台近年来成为海洋工程领域的研究热点。此文以传统的四立柱四浮箱形式的半潜平台为研究对象。以南海为目标海域,针对干树采油要求进行平台主尺度选型设计,通过控制平台垂荡波频小峰和固有周期来控制平台的垂荡运动,在此基础上给出一组平台的主尺度数据,并对其进行稳性校核和运动分析。分析结果表明:该平台稳性满足规范相关要求,平台运动性能良好,满足干树采油要求。该平台的组块安装设计、系泊系统设计及系泊下的运动情况还需进一步的数值和模型试验研究。     

半潜式钻井平台的升沉运动分析

本文利用线性分析法研究了半潜式钻井平台在规则波浪作用下的升沉运动,编制了对应的计算机程序,并以“南海二号”钻井平台为例进行计算,给出了计算结果同实验结果的比较曲线。从而指出:(1)影响半潜式平台升沉的波浪激振力包括垂直方向的下船体阻力和惯性力,立柱的惯性力和切向摩擦阻力、变浮力。在远离共振区时,附加惯性力和变浮力占优势,阻力可以忽略不计,平台对规则波的响应趋于线性;在共振区附近时,附加惯性力和变浮力大小接近,方向相反。此时阻力不容忽略。平台升沉振幅与波高之比随波高的增加而减小。此区间平台的升沉与波高不存在线性关系。(2)平台的升沉转换函数随着水深的增加而增大,当水深达到一定值以后,水深的变化对升沉转换函数的影响很小。(3)平台的升沉转换函数随着船向与波浪传播方向间的夹角的增大而减小。     

半潜式平台大直径三筒取心技术

在半潜式平台进行取心作业时,取心效果除受传统因素影响外,平台的升沉会对取心参数尤其是钻压的控制带来极大的挑战,同时,取心过程中岩心也极易因平台升沉而被拔断从而对取心进尺造成影响。介绍了在半潜式平台成功应用大直径三筒取心技术的案例,通过对工具选型及工艺措施的严格控制,完成两趟大直径三筒取心作业,累计取心进尺55.3 m,平均取心收获率100%。文中总结分析了在半潜式平台进行作业时取心技术的难点和现场工艺的实施,形成了一套适应性较强的半潜式平台大直径三筒取心技术,包括取心过程中工艺参数的把控和割心时方法的选取以及出心方式的选择,实现了大直径三筒取心技术在半潜式平台的成功应用,为该区块的取心作业积累了经验。     

钻井隔水管柔性悬挂系统试验装置设计及仿真研究

半潜式钻井平台隔水管在防台过程中采用硬悬挂和软悬挂均不能完全满足恶劣环境下平台安全撤离要求。根据硬悬挂和软悬挂特点,提出了隔水管柔性悬挂方案,并根据相似原理设计了隔水管柔性悬挂系统试验装置,该试验装置主要包括升沉模拟系统、运动补偿系统和负载等3部分。采用限压补偿法,利用SimulationX软件对隔水管柔性悬挂系统试验装置进行了仿真分析,仿真结果表明:本文设计的隔水管柔性悬挂系统试验装置可以模拟平台升沉、削弱隔水管动载等试验功能;隔水管柔性悬挂装置可以运用有限行程降低负载加速度,证明了隔水管柔性悬挂避台的可行性。本文研究成果为半潜式钻井平台隔水管悬挂避台提供了新思路。     

不规则波中半潜式平台气隙响应数值研究

应用三维源汇分布方法,计算得到半潜式平台在波浪中六自由度运动响应函数和给定计算位置点的波面升高响应函数,将二者叠加求得给定点的相对波面升高响应函数,结合给定的波浪谱计算得到响应谱函数,对平台的气隙响应进行预报。在温和海况下,增加平台吃水有利于减小绕射效应以改善气隙性能;在恶劣海况下,减小吃水会有效降低平台垂荡共振,改善平台气隙性能;二阶效应影响与波浪绕射的剧烈程度成正比。     

Spar平台垂荡阻尼板水动力研究综述

介绍了国内外在理论和试验两方面对垂荡板水动力性能的研究现状。研究表明,Spar平台的垂荡阻尼板通过增大平台的垂向阻尼和附加质量,能减小平台垂荡运动的剧烈程度。与其他增加阻尼的方法相比,垂荡板具有经济实用的特点,在海洋工程界受到越来越多的重视。     

半潜式平台自由衰减时域运动数值仿真

建立陵水17-2半潜式平台运动学数值仿真模型,并对其不同自由度的自由衰减进行运动仿真。为确保模型的可信度,采用缩尺比模型试验对仿真模型进行校核,将给定初始条件下自由衰减运动响应的仿真结果与模型试验结果进行对比,两者基本吻合。基于自由衰减曲线计算平台阻尼系数,对阻尼力(矩)时历曲线进行数值分析,结果证明可基于该仿真模型开展陵水17-2平台海上作业运动评估。