某深水半潜平台典型工况水动力及张紧式系泊的研究

发布时间：2020-10-09 03:45

　　实现由海洋经济大国向海洋经济强国的跨越已是当代新中国新时代下应运而生的新战略,海洋工程装备的发展在未来十年的重点之一就是对于海洋油气资源开发装备的研究。作为支持长时间海洋油气开发的离岸作业主体的海洋钻井平台,自问世以来,有关如何增强其结构,简化其形式、优化其性能等方面的研究都在如火如荼的进行着,而半潜平台作为海工装备皇冠上的明日之星,更是各大学者以及国际海工制造商关注的焦点。因此,开展典型工况下半潜平台的水动力以及其系泊性能的研究对于优化海洋钻井平台、加快深水海洋资源开发进程具有重要意义。数值模拟和模型试验分析是当今对半潜平台研究的主流研究方式,而模型试验方法由于成本昂贵、环境条件限制等往往难以深入切实地开展,所以各国学者在进行半潜平台的研究时对数值模拟方法进行了深入的探索与发展,有的采用简单模型试验对数值模拟进行认证分析,从而产生了一系列进行半潜钻井平台数值模拟的方法。本文在前人对水动力及系泊系统分析研究的基础上,针对某作业在南海海域的半潜钻井平台建立该平台的水动力模型进行该平台在工作环境下的频域、时域分析。首先利用建立的水动力模型在频域内进行数值模拟,求解半潜平台的运动响应,得到水动力参数数据库,对该半平台的水动力性能进行初步评估;并在频域计算中采用随机性设计波法,得到在极限海况中对半潜平台威胁最大的几种典型工况的波浪载荷参数,可以进一步考察半潜平台的受力性能并可为工作与之相类似海域的半潜平台波浪载荷计算提供参考;然后利用频域计算结果,采用理论分析与数值模拟结合的方法进行该半潜平台的张紧式系泊系统设计,进行张紧式系泊系统的工作适用性验证;此外还与悬链线系泊系统进行对比,校核不同系泊系统的工作能力;最后考虑单根系泊缆断裂的极限海况下张紧式系泊的工作性能。经过系列对比验证,该半潜平台拥有良好的水动力性能,且本文设计的张紧式系泊无论是对比悬链线系泊还是在极限的工作情况下都拥有良好的定位能力和安全性。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U674.38
【部分图文】：

海洋平台

第一章绪论之外，为了能够精准的对平台工作进行定位，在平台遭遇一定的环的范围内工作，就必须要设计合适而完善的系泊系统来最大限度的中的适用性与安全性。随着勘探技术向深海领域的持续创新和进步计制造的核心技术、其在海洋环境中的响应预报以及定位系统设计[3]。潜平台的发展油气装备体系中海洋平台具有十分重要的地位，其关键技术是否先作的深度上，海洋平台基本分类及几种常见的海洋平台分别如图

海洋平台,半潜式

图 1-2 常见的海洋平台资源的开发利用进程一直在稳步前进着，20 世纪 60 年代在全球，坐底式平台经过不断发展出现了一种新型的油气开采海工产品台。常见的半潜式海洋平台主要有甲板、立柱和水下浮体三大结置横撑作为浮体间的连接支撑。通常为了减小波浪对半潜平台的，要保证平台工作时其甲板离水面有适宜距离。而半潜式海洋平面以下的两个浮体提供，这样的在水线面处只有立柱的结构能够面积并能有效降低其在工作时遭受的阻力，对于作业于深海环境。自 1970 年代发展至今，半潜式海洋钻井平台已经经历了 6 代海平台的主要形式[5]。点方面来看，半潜平台的钻井深度早已从从前的不到 6000 米发以上；其可变载荷已经从从前不到 2000 吨达到了今天的 7000 吨变载荷已经可以达到 23000 吨）；钻机绞车的功率已从 3000hp 迅

对称分布,分离力,浮体,波浪

图 2-2 DNV 规定的几种典型波浪工况浮体间的分离力潜平台两个下浮体间的最大分离力通常是发生在横浪的时候，此时浪向角波长通常是半潜平台两个下浮体舷侧外壁之间距离的 2 倍，波峰处在半，而波谷对称分布在该平台双浮体两侧。如图，显然在这种波浪工况的情波浪载荷会使平台两浮体间的水平撑杆、主甲板以及立柱与平台上部分连大的浮体间轴向的分离力，这是值得引起重视的。

【参考文献】