基于FLACS的海上钻井平台定量风险评估研究

海上钻井平台作业环境恶劣,机械设备高度集中极易造成重大恶性事故,其风险评估尤其是定量风险评估研究对于保障钻井平台的安全起着十分重要的作用,但目前仍未形成一套针对其所有风险的量化评估方法。基于钻井平台历史事故数据和危险源辨识(HAZID)的方法对钻井平台可能存在的风险进行了全面的梳理,针对高风险点,采用三维计算流体力学(CFD)软件FLACS,从平台拥塞度、通风模拟、油气泄漏、火灾以及爆炸模拟等方面对平台的风险进行了全面的分析和研究。总结了钻井平台开展定量风险评估的方法,提出了风险防控措施。对目前大型平台关注的爆燃转爆轰(DDT)这一热点问题,进行研究和探讨。为进行海上钻井平台全面的定量风险评估提供了参考。     

海上钻井方式的演变与不同类型移动式钻井平台的特点

目前在海洋油气资源开发中所使用的移动式钻井平台主要包括:坐底式平台、自升式平台、半潜式平台和钻井船四种类型,不同类型的钻井平台在它们进化过程中表现出了一种传承和演变的关系。对不同类型的移动式钻井平台的演变过程与特点进行了综述。     

自升式钻井平台能效设计指数

借鉴船舶能效设计指数(EEDI)计算公式,建立了针对自升式钻井平台的能效设计水平计算模型.在此基础上,对自升式钻井平台EEDI值进行回归分析,提出类似船舶参考线公式的自升式钻井平台参考线公式,为自升式钻井平台能效水平评估和绿色自升式钻井平台的设计建造提供一定的参考.
     

自升式海洋钻井平台升降系统齿轮齿条啮合接触分析

齿轮齿条升降系统是自升式海洋钻井平台开展升降作业的关键装置，其齿轮齿条的强度关系到整个钻井平台的海上作业安全。为了对齿轮齿条强度进行校核，以渤海某自升式海洋钻井平台为例，采用接触分析方法，对其齿轮齿条升降装置进行啮合受力分析，并在此基础上根据现有相关规范对齿轮齿条的接触强度和弯曲强度进行校核并给出分析建议。     

自升式钻井平台方案设计智能决策支持系统

总结了自升式钻井平台方案设计阶段的结构体系和设计流程,分析了自升式钻井平台方案设计的特征,提出了针对自升式钻井平台方案设计的智能决策支持系统的理论框架模型和具体实现方法.该系统具有交互性、开放性、智能性等特点,既可以根据需要生成自升式钻井平台的设计方案,形成可行方案集,又可以根据技术经济性、船东偏好等对可行方案集进行评定,选出最佳方案,缩短产品的设计周期,使评价更为可靠,为设计者、决策者提供了强有力的支持工具.将该系统用于91.4 m作业水深的自升式钻井平台的方案设计及优选,证明该方法是可行且可靠的.     

自升式钻井平台穿刺分析

 自升式钻井平台是近海石油和边际油田开发的重要设备。据统计,穿刺事故占自升式钻井平台总事故的比例超过了50%,造成平台严重损坏和人员伤亡。以Arab drill 19自升式钻井平台和中国某自升式钻井平台的穿刺事故为例,分析穿刺事故发生的原因,说明穿刺事故的危害。采用投影面积法,分析了中国某自升式钻井平台在渤海某井位发生穿刺事故的可能性,结果表明,该平台存在较大的穿刺风险,并预测了穿刺后的插桩深度。对比平台实际插桩深度,预测结果存在较大误差。结合穿刺研究的最新成果,分析两者存在误差的原因：实际插桩过程中,桩靴底部将形成砂土塞,该砂土塞会极大地提高土体的极限承载能力,导致实际插桩深度比预测插桩深度浅。     

自升式平台桩土作用机理的研究进展

自升式平台是近海石油开发中最主要的移动式平台,被国内外广泛使用。通过对现役自升式平台的结构特点进行分析,简要介绍了自升式钻井平台的分类、桩靴形状和桩土相互作用中的穿刺现象;探讨了国外对桩土相互作用机理的研究情况,重点阐述了国外对桩土相互作用的实验研究和土体本构模型的发展及数值模拟方法;而后对国内的研究情况进行了总结,提出了在自升式平台桩土相互作用方面应该深入探讨的问题。     

冰激动载荷下自升式平台桩腿结构的安全评估

为了保证自升式平台冬季在冰区海域安全作业,应对桩腿结构在动冰载作用下的强度进行评估。应用ANSYS软件建立自升式平台和冰相互作用的仿真计算模型,实现了自升式平台结构的冰激瞬态动力分析,提出冰激动载荷下平台桩腿的静强度和疲劳强度校核的计算流程。对渤海某自升式钻井平台桩腿进行了强度校核,计算出不同海冰参数下平台桩腿的冰激疲劳损伤。计算结果表明,该平台的桩腿在冰激动载荷下的强度满足安全要求,冬季继续在冰区海域进行钻井作业是可行的。     

移动式钻井平台稳性交叉曲线的计算

本文扼要地阐述了钻井平台与普通船型稳性分析的主要差别,提出了下浮体型、沉箱型半潜式钻井平台和自升式钻井平台稳性交叉曲线的计算数学模型、计算方法和原理。在此基础上建立了计算机程序。对下浮体型半潜式平台计算了横向、纵向和对角线方向三组稳性交叉曲线。对沉箱型半潜式平台和自升式平台,在 x 轴方向上0°至180°范围内,每隔15°计算一组稳性交叉曲线。提供了两个计算实例,虽然与手工计算相比稍有误差,但在工程计算上是适用的,特别可供初步方案设计之用。     

自升式海上油田伴生气液化加注平台方案研究

针对海上油田现役生产平台对伴生气回收和LNG燃料动力海洋石油支持船加注LNG的需求,对自升式海上油田伴生气液化加注平台技术方案,在平台型式、总体布置、LNG生产、LNG加注等方面的技术可行性以及平台在经济方面的优势进行分析,提出对有伴生气回收和船舶LNG燃料加注需求的海上油田,采用"现役生产平台+自升式伴生气液化、加注平台+LNG燃料动力海洋石油支持船"的工程模式具有技术经济可行性,可实现放空伴生气价值转化,助推海上油田绿色开发,具有示范推广意义。     

自升式钻井平台铁舾装设计的归纳总结

本文概括了铁舾装的相关规范要求,结合上海振华重工集团自主研发设计的"振海一号"300FT自升式钻井平台项目,简单介绍了自升式平台铁舾装的设计应用。     

冰激动载荷下自升式平台桩腿结构的安全评估

为了保证自升式平台冬季在冰区海域安全作业，应对桩腿结构在动冰载作用下的强度进行评估。应用ANSYS软件建立自升式平台和冰相互作用的仿真计算模型，实现了自升式平台结构的冰激瞬态动力分析，提出冰激动载荷下平台桩腿的静强度和疲劳强度校核的计算流程。对渤海某自升式钻井平台桩腿进行了强度校核，计算出不同海冰参数下平台桩腿的冰激疲劳损伤。计算结果表明，该平台的桩腿在冰激动载荷下的强度满足安全要求，冬季继续在冰区海域进行钻井作业是可行的。     

300英尺自升式平台设计技术

随着世界经济的繁荣和科学技术的发展,石油作为重要的能源,用途越来越广泛,由此使有限的陆地石油资源已日见枯竭。石油开采商把目光纷纷投向海洋石油的开发。在海洋油气开发装备中,自升式平台由于能够适用于不同的海底土壤条件和较大的水深范围,同时移位灵活方便,便于建造,因此应用非常广泛。该文所研究的300 ft自升式钻井平台作业水深为300 ft,可在除挪威北海以外的世界范围海域作业,该项目由大连船舶重工自主设计,是国内首座完全具有自主知识产权的作业水深为300英尺(桁架式桩腿)的自升式钻井平台,填补了国内空白。该项目研究属国内首创,大连船舶重工紧密跟踪市场需求,通过国际合作、自主研发等手段,开展技术攻关,成功解决了平台总体设计技术研究、平台结构设计及强度分析技术研究、平台振动与噪音技术研究、电气控制技术及系统研究、"零"污染排放等关键技术难题,为集团最终形成实船订单提供了重要技术保障。     

自升式钻井平台先进性评价方法

提出了一套适用于已建造投入使用的自升式钻井平台性能水平等级的评价方法,建立了相应的评价指标体系和计算方法,用于对建造完成的自升式钻井平台的先进性评价.分析和计算实例表明,该性能水平等级评价方法是适用和有效的.利用获取的评价结果,可对平台在同类型平台中的先进性水平进行定位,评估平台设计是否达到预期的效果及存在的问题,总结经验教训,以指导今后的工作;同时,也是对有关船舶与海洋结构物性能水平等级评价体系的国家标准的有益补充.     

自升式平台方形桩靴“踩脚印”时结构强度计算方法

桩靴是自升式平台的基础,对整个自升式平台起到支撑和稳定的作用。在自升式钻井平台“踩脚印”的过程中,桩靴底部受到土体不均匀的承载力,可能会造成桩靴局部应力过大,进而导致桩靴损坏。鉴于自升式钻井平台“踩脚印”对桩靴结构的潜在危险,设计了三桩腿的自升式钻井平台“踩脚印”试验模型,获得了不同入泥深度时,桩靴底部的压力分布状况,通过分析发现,在入泥深度为5m时,桩靴两端产生最大的压力差,而在入泥深度为15m时,桩靴底部压力最大,根据不同入泥深度对应的桩靴底部压力分布值构造了二次多项式函数,在此基础上,采用有限元软件Abaqus建立了详细的方形桩靴有限元模型,将构造的压力分布函数按照分布规律分别施加到桩靴底部,计算出桩靴在不同深度以及不同偏心距时的桩靴应力结果。结果显示：在“踩脚印”过程中,应力最大位置出现在桩靴顶部圆管以及底部壳板位置,桩靴底部两侧受力不平衡对桩靴强度计算具有较大影响,相比直接将最大压载施加到桩靴底部的保守计算方式,该方法和计算结果更加接近实际工程工况。     

海洋石油钻采平台的构件的腐蚀疲劳问题的初步研究

钢质固定平台的导管架、自升式钻井平台的桩腿、半潜式钻井平台的立柱等构件处于海水腐蚀介质中,承受来自随机海浪的不规则交变应力,腐蚀疲劳问题严重。本文从断裂力学观点出发给出了这些构件的腐蚀疲劳寿命的计算方法,并通过实验给出了检验这种计算方法的结果及其有关的试验系数。为了计算腐蚀疲劳的寿命,本文提供了自随机海浪谱计算出随机波浪力的载荷谱及变幅应力谱的理论及方法,并根据我国海况数据给出了谱计算公式。     

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。     

移动式钻井平台冬季海上作业安全风险分析

目前国内设计的移动式钻井平台多为无冰期作业,由于海洋石油开发的要求,部分钻井平台需在冬季开展海上钻井作业。从移动式钻井平台冬季海上钻井作业特点出发,采用系统性的安全分析方法,可以得出钻井平台冬季海上钻井作业的风险因素,并从设施设备维护、钻井作业、安全管理制度等方面为移动式钻井平台冬季海上钻井作业提出安全风险防护建议,研究结果可以为移动式钻井平台冬季钻井作业提供安全支持。     

悬臂自升式钻井平台运动对隔水导管的响应

以间隙单元模拟隔水导管系统与导管架平台导向支撑间的相互作用,利用有限元法研究悬臂自升式钻井平台运动、导管架平台偏移等位移荷载作用下隔水导管系统的挠曲变形响应,并以隔水导管系统的强度与稳定性为设计准则,分析钻井平台与固定平台相对位移同相和反相的最大相对运动位移及其弯矩分布。计算结果表明,在给定的隔水导管强度和截面尺寸下,钻井平台的最大相对位移为75.0 cm。     

自升式海洋钻井平台升降装置同步控制

自升式海洋钻井平台工作的安全性和可靠性直接制约着海洋石油的开采能力。升降装置作为控制平台升降的主体,其平衡控制尤为重要。针对自升式海洋钻井平台升降作业特点,提出平台电机组群协同控制方案,单个桩腿多电机采用速度偏差耦合同步控制方式,平台3台主电机采用速度-位置偏差耦合同步控制方式,位置同步补偿器采用模糊PI控制算法,速度控制器均采用PID控制算法。基于Matlab/Simulink和PLC分别建立平台电机组群同步控制系统仿真模型和试验平台。结果表明,在平台多电机速度同步控制的基础上引入位置同步控制,同时考虑了平台的升降速度和升降高度,有助于实现升降系统的精细同步控制,更加适合平台升降系统的平衡控制。