基于AQWA的半潜式深水钻井平台运动响应与锚泊系统张力响应分析

根据南海海域海洋981半潜式深水钻井平台的实际工况,分析了该钻井平台与锚泊系统的风、浪、流等环境载荷;以海洋石油981半潜式深水钻井平台作为锚泊定位系统研究的对象,应用AQWA进行模拟仿真,建立了平台的三维模型,并分析了钻井装置在波浪载荷作用下的运动响应;鉴于该深水钻井装置采用12点对称布锚方式被固定在海平面上,通过改变顶部预张力倾角,分析在不同环境载荷下,顶部预张力倾角对锚泊系统的张力响应和钻井装置运动响应的影响。     

半潜式钻井平台锚系留力分析

半潜式钻井平台是一种常用的平台结构形式,主要依靠锚泊系统将船定位在海面进行钻井作业。本文详细论述了锚的分类、半潜式钻井平台锚系留力的分析方法,并通过实例分析进行了验证,为半潜式钻井平台海上作业的安全稳定提供分析依据,同时对锚系留力的分析方法应用提出了建议。     

深海半潜式平台锚泊系统等效水深截断模型试验设计

以拟在哈尔滨工业大学大气边界层风洞及波浪模拟水槽中进行模型试验的一座工作水深为1 500m的深海半潜式平台锚泊系统为例,缩尺比取为1∶100.介绍深海锚泊系统等效水深截断设计的原理及流程.考虑锚泊线的重力、张力、海流力及弹性伸长,采用分段外推法进行静力分析.基于静力等效原则,在保证锚泊线数目和布置一致的情况下,对其在400m等效水深截断模型进行试验方案设计,满足单根锚泊线和整个锚泊系统静恢复力特性近似相同.采用非线性有限元时域分析方法分别对全水深锚泊线和截断水深锚泊线进行动力分析,比较2种锚泊线在各种环境荷载激励下的动力性能差别,并对二者基于动力特性的等效设计提出改进措施.     

半潜式钻井平台系统调试标准化及管理系统研究

针对钻井平台设备系统多、调试工作量大、调试过程复杂等问题,开展调试标准化与管理技术研究,实现调试程序文件制定的标准化、调试过程自动化管理,提高调试准备制定的准确性和高效性,为顺利实现高效高质量的调试提供技术支撑。     

基于Ifix的半潜式钻井平台集成监控系统

针对目前海洋钻井平台中集成能力、可操作性和可扩展性存在的问题,分析了平台监控的设计思想和主要功能;应用OPC技术设计客户端实现了平台钻井系统集成监控的网络结构;研究了半潜式钻井平台各子系统集成监控技术;并以压载监控子系统的人机界面为例,采用IFIX工控组态软件进行了制作。此钻井平台集成监控系统具有独立性、可扩展性强等特点。     

半潜式钻井平台双联钻机钻台布局设计

为建造具有自主产权第六代深水半潜式钻井平台,对双联井架钻机钻台总体布局和钻台自动化处理装备的布置进行了设计分析.双联井架钻机钻台采用中心布局,分析了与钻台直接关联设备设施不同配置方案的优缺点,优选钻台在平台的布局方案;对主、辅钻井中心采用偏心布置,兼顾作业顺畅和平台动力性能;制定钻台自动化装备布局原则,按双联井架钻台作业工艺流程及设备设施作业衔接关系进行钻台布局,同时基于人因学原则,合理布置转盘、大小鼠洞、顶驱、铁钻工、排管机、多功能机械臂等钻台自动化装备;钻井控制室布局采用集中式布局,实现了基于工艺流程的控制方式,改变基于设备功能集成方式.在系统分析基础上,完成适合半潜式双联井架钻机钻台布局方案.结果表明,合理的钻台布局设计不但确保双联钻机钻台自动化作业流程,提高了作业功效和安全性,而且为整个平台布局规划提供了良好基础.     

半潜式钻井平台螺旋桨修复技术的应用研究进展

针对半潜式海洋钻井平台推进器螺旋桨面临的空泡腐蚀、电化学腐蚀以及海洋生物附着污损等问题,综述了焊接、粘接、热喷涂、冷喷涂修复技术的应用研究进展。认为目前的螺旋桨修复再制造技术普遍存在着修复层应力集中、结合强度低、孔隙率高、高温导致材料变性等缺陷,今后的研究工作应向着避免应力集中、增大修复层结合强度、降低作业温度、减小孔隙率的方向发展,以期能够制备更加致密均匀的修复层。     

设计半潜式钻井平台时关于波浪理论的选择问题

对半潜式平台进行结构分析时需要选择适当的波浪理论以计算波浪速度场。通常,半潜式平台在较深的海区作业,可供选用的波浪理论主要是艾里理论和斯托克斯五阶理论。本文根据这两种理论,对波浪参数的多种组合进行了速度场的计算,并对计算结果做了分析,认为艾里理论适宜于工程应用。     

基于模块化操作符的半潜式钻井平台设计及知识管理

随着海洋油气开发步伐的加快,半潜式钻井平台等海洋工程装备的需求在国内外也越来越大.针对半潜式钻井平台结构区域界限明显、技术复杂及设计过程中图纸、材料、设备清单数量多等特点,文中提出利用模块化的思想使用操作符工具开展平台设计的方案,并建立模块库对设计全过程信息进行管理,一方面有助于提高设计生产效率,另一方面可从设计标准、产品规范、专家知识、经验以及成功先例等方面获取知识,不断积累和完善模块库,充分发挥信息效益,为钻井平台的信息化制造全过程管理提供支持,提高软件的移植性和可重用性,切实保证设计质量,降低设计建造成本.     

半潜式钻井平台用臂式起重机吊钩动载的实验与研究

本文分析了半潜式平台在海浪作用下的升沉运动,并给出了平台升沉位移的计算方法,提出了根据平台的升沉位移计算起重机吊钩的振动位移及振动动载在起升、制动等不同工况时的公式,描述了在实验室里验证动力学模型及数学模拟的试验工作及结果。     

深水半潜式平台模型试验与数值分析

以一座工作水深为1.5 km的深海半潜式钻井平台及其锚泊系统为例,对其在280 m等效截断水深锚泊系统系泊下的6自由度运动和锚链受力进行模型试验研究,缩尺比取为1∶70.采用非线性时域耦合分析法对原深海半潜式钻井平台系统进行数值分析,并将模型试验和数值分析结果进行比较.结果表明:等效截断水深锚泊系统在静力方面可较好地模拟全水深锚泊系统,动力相似上的不足导致其锚链受力最大值与全水深锚泊系统的相差较大;截断水深模型试验对全水深锚泊系统系泊下的半潜平台运动响应的预报较为可信,而平台锚系的受力情况需辅以数值模拟进行研究.     

半潜支持平台与钻井生产平台间碰撞响应分析

大型海洋结构物之间的碰撞是一类后果严重的海洋事故,目前,船舶与海洋平台碰撞研究较为常见,但对海洋平台与海洋平台之间的碰撞研究并不多见。针对这一问题,采用非线性有限元法建立海洋平台三维有限元模型,应用LSDYNA对不同碰撞速度和不同碰撞角度下支持平台与钻井平台之间的碰撞过程进行数值仿真,结果显示不同工况下得到的结构的碰撞力、结构损伤及能量转化等情况有一定差别。所做研究可用于半潜式平台碰撞时结构的损伤评估。     

圆筒形超深海半潜式钻井储油平台运动特性分析

使用Pro/E软件对SEVAN 650平台和GVA 7500平台建模,将模型导入ANSYS Workbench程序的Hydrodynamic Diffraction模块,计算出2座半潜式钻井平台南海海况风暴自存状态下的运动响应幅值算子,得出2座平台各自的垂荡、横摇和纵摇特性曲线,进而对2座平台南海海况风暴自存状态下的运动特性进行对比分析.结果表明:SEVAN 650圆筒形半潜式平台在原油存储性能和甲板承受可变载荷性能优于GVA 7500平台的前提条件下,其在风暴自存状态时具有比GVA 7500更优的抗倾性能,但SEVAN 650平台在风暴情况下的垂荡响应幅值需要进一步减小.     

半潜式海上浮式风力机平台随机响应特性分析

为了研究风力机平台的运动特性,利用风压模型模拟风力机气动载荷,基于势流理论和莫里森方程计算平台水动力,采用准静态悬链线理论模拟系泊系统,利用海洋工程工具SESAM软件建立了完整高效的风力机系统数值模型.针对自主设计的半潜式海上浮式风力机基础进行了水动力分析,数值分析结果与实验值符合较好.通过系统运动响应的统计数据和响应频谱研究了风力机气动载荷对风力机平台运动特性的影响.研究结果表明:该系统数值模型时效性较好,可真实反映浮式风力机平台的运动特性,风力机载荷在大幅增加平台的纵摇和纵荡响应的同时会对纵荡和系泊载荷频谱产生最直接的主导性影响.     

南海海域半潜式平台表面载荷分布分析计算

应用有限元仿真技术,以我国南海使用的深水半潜式海洋钻井平台为原型建立模型,进行极限工况下波浪参数搜索工作.依据ABS(American Bureau of Shipping)和DNV(Det Norske Veritas)规范,应用随机性设计波法搜索并确定深水半潜式平台两浮体之间分离力最大工况、纵向剪切力最大工况、绕横轴扭矩最大工况以及总纵垂向弯矩最大工况共四种极限工况下的波浪参数,并通过所得波浪参数计算平台表面载荷分布.     

半潜式风力机平台撤除过程动力响应分析

提出一种半潜式风机水平辅助缆-锚链撤除方法.选取典型撤除操作海况,采用ANSYS-AQWA分析软件,重点研究了不同撤除策略对半潜式风机平台动力响应特征的影响.数值结果表明,对称布置的辅助缆能明显降低半潜式风机平台在锚链撤除过程中的运动响应,辅助缆的刚度和预张力越大,撤除过程中平台的运动响应越平稳,但在辅助缆刚度为2×10⁶N·m^-1的条件下会使平台在大周期波浪条件下产生共振现象,因此建议应慎重选择辅助缆刚度.此外,本文研究成果为深水浮式风机撤除方案的优化提供参考依据.     

深水半潜平台张紧式系泊系统耦合动力响应研究

采用时域耦合动力分析方法,并考虑系泊缆的非线性动态特性和平台与系泊缆之间的相互作用,分析张紧式系泊系统的系泊缆流体动力系数、系泊缆张力倾角、系泊缆布置角度、系泊缆数目等对平台系泊性能的影响.结果表明,不同的系泊参数对系泊系统性能均有不同程度的影响,合理选取系泊参数能有效控制系统的运动响应和系泊缆动力效应.     

多成分悬链线锚泊系统的静力特性分析

在经典悬链线理论基础上,给出N成分悬链线串联重块(和/或浮筒)(数量小于N个)锚泊系统的静力学方程,并应用分段外推数值方法进行静力特性分析,进而得到锚泊线几何形状和张力分布曲线.该方程可以大大方便多成分悬链线锚泊系统稳定状态的计算,为多成分组合式锚泊系统的动力学分析打下一定基础,并可用于海洋工程模拟器中锚泊系统的稳态计算.     

深水半潜式平台波浪载荷计算方法研究

依据ABS(American Bureau of Shipping)和DNV(Det Norske Veritas)规范,对适用于深水半潜式平台波浪载荷计箅的确定性和随机性设计波法进行了研究.以两艘不同形式的半潜式平台作为实际算例,对比分析了按照不同规范给出的确定性设计波法计算结果的差异,并将确定性设计波法与随机性设计波法的计算结果进行了对比.所得结论可为该类平台的总体结构强度评估与结构没计提供参考.     

深水半潜式支持平台火灾烟气蔓延规律

基于火灾动力学模拟软件中的数值计算方法对深水半潜式支持平台的火灾烟气蔓延规律开展研究.根据火灾布置最不利原则设计4类火灾工况;研究烟气沿楼梯向上蔓延能力的分布规律及其对温度、能见度、CO体积分数的极值在各层甲板楼梯口分布的影响;分析火源层高度对烟气充满甲板所需时间的分布规律及烟气蔓延路径的影响.研究结果表明:随着楼梯与火源之间距离的减小,烟气沿楼梯向上蔓延的能力增强;火源层以上甲板的最高温度及能见度达到临界条件的最短时间、最高CO体积分数均位于烟气向上蔓延能力强的楼梯口;随着火源层高度的增加,烟气充满火源层以上甲板所需时间有所减少,充满火源层以下甲板所需时间有所增加.研究结果可为火灾中人员的疏散路径规划及深水半潜式支持平台的消防设计优化提供一定的理论指导依据.