深水锚泊半潜式平台的混合模型试验研究

发布时间：2017-03-25 13:12

  本文关键词：深水锚泊半潜式平台的混合模型试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济的高速发展,对石油的消费需求量急速增长,陆上主力油田相继进入产量递减阶段,开发难度进一步加大,原有供需之间矛盾进一步凸显。我国南海蕴藏着大量的油气资源,深水油气开采成为我国石油工业的一个重要发展方向。我国首座3000米深水半潜式钻井平台“海洋石油981”已经完成了方案设计,并且将于2010年底建成。 波浪水池模型试验是深水海洋平台设计研究中的重要环节之一,但是通常深水海洋平台的系泊系统具有很大的空间尺寸,为满足水池布置需要及仪器精度的限制,通常采用混合模型试验方法,即依据静力特性与全水深相似的原则,设计等效水深截断系泊系统,来代替全水深系泊系统在截断水深进行模型试验。 等效水深截断系泊系统的设计利用多目标优化设计方法,但是很难让所有的静力特性截断前后保持一致。因此根据ITTC提出的水深截断系泊系统的设计准则,同时考虑平台的形式与特点,选取关键的静力特性,使其保持与全水深一致。 本文将多目标优化设计方法应用于我国首座3000米深水半潜式钻井平台的试验研究,针对其在1500m和500m水深分别进行等效水深截断设计和宽度截断设计,在上海交通大学海洋工程深水试验池进行了等效水深截断模型试验,根据试验结果,利用数值软件进行数值重构和数值外推,得到原系泊系统作用下该平台系统的运动和受力响应预报。 本文对500m水深系泊系统在250m和125m分别进行截断设计,分析了不同截断因子对系泊系统动力性能的影响;还分析了水面处截断系泊缆变化所引起的动态响应变化。 本文对深水半潜式钻井平台的等效水深截断技术进行了初步研究,获得了一定的规律和经验,为以后的工作提供了一定的参考。
【关键词】：深水 半潜式平台 混合模型试验方法 等效截断
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U661.74
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 引言10-12
• 1.2 混合模型试验技术12-18
• 1.2.1 产生背景12-15
• 1.2.2 混合模型试验技术介绍15-16
• 1.2.3 国内外研究进展16-18
• 1.3 本文的研究内容18-19
• 第2章 基于静力相似的水深截断系泊系统优化设计19-38
• 2.1 系泊系统静力计算方法19-23
• 2.1.1 悬链线方程19-22
• 2.1.2 单根系泊缆静力计算22-23
• 2.2 水深截断系泊系统优化设计理论23-28
• 2.2.1 系泊缆的静力特性23
• 2.2.2 水深截断和宽度截断23-24
• 2.2.3 等效设计准则24-25
• 2.2.4 目标函数的提出25
• 2.2.5 系泊缆静力特性的影响因素25-26
• 2.2.6 其他考虑因素26-27
• 2.2.7 优化算法(NSGA-II)简介27-28
• 2.3 水深截断锚泊系统设计28-37
• 2.3.1 半潜式钻井平台及其系泊系统介绍28-30
• 2.3.2 1500m全水深30-33
• 2.3.3 500m水深33-37
• 2.4 小结37-38
• 第3章 截断水深风浪模型试验38-51
• 3.1 模型试验准备38-46
• 3.1.1 相似准则38-39
• 3.1.2 坐标系39-40
• 3.1.3 试验设备40-41
• 3.1.4 模型制作41-42
• 3.1.5 海洋环境模拟42-45
• 3.1.6 截断水深模型试验的注意事项45-46
• 3.2 部分模型试验结果46-50
• 3.2.1 风流载荷试验结果46-48
• 3.2.2 系泊系统的水平刚度试验48-50
• 3.3 小结50-51
• 第4章 数值重构与数值外推51-89
• 4.1 频域计算理论51-65
• 4.1.1 三维势流理论51-55
• 4.1.2 频域运动方程55-59
• 4.1.3 频域运动方程59-65
• 4.2 时域耦合计算理论65-69
• 4.2.1 概述65
• 4.2.2 时域运动方程65-67
• 4.2.3 风载荷67-68
• 4.2.4 流力68
• 4.2.5 波浪载荷68-69
• 4.3 半潜式钻井平台的数值重构与数值模拟69-88
• 4.3.1 水动力参数校核69-72
• 4.3.2 数值重构和数值外推72-88
• 4.4 小结88-89
• 第5章 水深截断系泊系统动态响应研究89-97
• 5.1 不同水深截断系泊系统验证89-93
• 5.1.1 平台及系泊系统介绍89
• 5.1.2 等效截断系泊系统设计89-90
• 5.1.3 截断系泊系统各水深时域耦合计算结果比较90-93
• 5.2 截断系泊缆在水面处变化的影响93-96
• 5.2.1 截断系泊系统设计93-94
• 5.2.2 截断系泊系统各水深时域耦合计算结果比较94-96
• 5.3 小结96-97
• 第6章 结论与展望97-99
• 6.1 本论文主要工作总结97-98
• 6.2 进一步工作展望98-99
• 参考文献99-101
• 致谢101-103
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况103

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本文编号：267256