深水半潜式平台钻机系统布局优化研究
本文选题:钻机系统 + 布局研究 ; 参考:《中国石油大学(华东)》2015年硕士论文
【摘要】:深水半潜式钻井平台是开发深海油气田的重要装备,钻机系统布局设计是深水半潜式钻井平台设计的重要组成部分,对平台性能有直接影响。本文在详细研究深水钻机系统组成及工作流程的基础上,针对钻机系统布局多依靠设计人员经验、效率低、工作量繁杂等问题,利用智能算法对钻机系统布局优化进行研究。分析深水单井架和双井架钻机系统布局的特点以及钻机工作流程,对钻机系统进行模块划分,将模块简化为质量均匀的二维矩形待布物。以占用甲板周长小、质心和形心偏距小、管材运移距离短作为布局评价目标,并给出布局设备之间不干涉等约束条件,基于管材运输和干涉等,进一步完善数学模型。针对多目标、多约束的钻机系统布局,给出单目标和多目标粒子群两种求解方案。针对基本粒子群算法的缺点,通过干涉约束处理、惯性权重改进、引入选择及杂交算子的单目标改进方式,分别设计不同的粒子群算法,进行仿真布局实验,运算结果表明基于杂交的动态惯性权重粒子群算法求解性能更优。对于基于支配和非劣解集的多目标粒子群算法,在非劣解集维护中引入拥挤距离进行修剪,给出基于支配和约束的个体最优粒子选取方式,为使得多目标求解更具有实用性及效率,在多目标种群初始化时,可引入单目标粒子群,将运行一定代数的种群赋值给多目标粒子群。以改进的粒子群算法为内核,编制钻机系统布局软件,建立设备数据库和CAD库,实现钻机系统匹配计算、模块内选型、布局求解、生成设备清单等功能。利用布局软件进行目标钻机系统的实例布局设计,得出目标钻机各模块参数,进行布局求解,确定上甲板钻机系统布局方案。
[Abstract]:Deep-water semi-submersible drilling platform is an important equipment for the development of deep-sea oil and gas fields. The layout design of drilling rig system is an important part of the design of deep-water semi-submersible drilling platform, which has a direct impact on the performance of the platform. Based on the detailed study of the system composition and work flow of deepwater drilling rig, this paper studies the layout optimization of drilling rig system by intelligent algorithm, aiming at the problems that the layout of drilling rig depends on the experience of the designer, the efficiency is low, the workload is complicated and so on. This paper analyzes the characteristics of the system layout of deep water single Derrick and double Derrick drilling rig and the working flow of drilling rig, divides the drilling rig system into modules, and simplifies the modules to two-dimensional rectangular objects with uniform quality. Taking the small circumference of deck, the small deviation of centroid and centroid, and the short distance of pipe moving as the objective of layout evaluation, the constraint conditions such as non-interference between layout equipments are given, and the mathematical model is further improved based on pipe transportation and interference. Aiming at the layout of drilling rig with multi-objective and multi-constraint, two solutions of single-objective and multi-objective particle swarm optimization are presented. Aiming at the shortcomings of the basic particle swarm optimization algorithm, different particle swarm optimization algorithms are designed through interference constraint processing, inertia weight improvement, single objective improvement of selection and hybrid operators, and simulation layout experiments are carried out. The results show that the hybrid based dynamic inertial weight particle swarm optimization algorithm has better performance. For the multi-objective particle swarm optimization algorithm based on dominating and non-inferior solution sets, the crowding distance is introduced to prune the non-inferior solution set maintenance, and the individual optimal particle selection method based on domination and constraint is given. In order to make the multi-objective solution more practical and efficient, a single-objective particle swarm can be introduced when the multi-objective population is initialized, and the population running a certain algebra can be assigned to the multi-objective particle swarm. With the improved particle swarm optimization algorithm as the kernel, the drilling rig system layout software is compiled, and the equipment database and CAD library are established. The functions of drilling rig system matching calculation, module selection, layout solution and equipment list generation are realized. By using the layout software to design the example layout of the target drilling rig system, the parameters of each module of the target rig are obtained, the layout solution is carried out, and the layout scheme of the upper deck drilling rig system is determined.
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE951
【参考文献】
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9 罗超;龚惠娟;;国内超深井钻机技术现状与发展建议[J];石油机械;2007年02期
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7 杨轶普;半潜式平台钻井系统布置技术研究[D];中国石油大学;2009年
8 刘广斗;双井架结构分析计算[D];中国石油大学;2009年
9 鲁桂荣;半潜式平台钻井系统布置关键技术研究[D];中国石油大学;2008年
10 冯建华;基于微粒群算法的油品调合优化研究[D];浙江大学;2007年
,本文编号:1939220
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