典型海洋平台在位情况下碰撞分析及算例研究

海洋平台在位情况下存在较高的与船舶碰撞的风险,不仅会危及自身整体安全性,更会导致其工作的停滞和经济损失。各型平台由于自身结构型式和作业要求的不同,遭遇船舶碰撞时的结构损伤和动力响应也不同。本文基于非线性有限元分析方法,考虑历史事故统计数据,分别就导管架平台、自升式平台和半潜式平台在位情况下遭遇船舶碰撞进行典型工况分析。在此基础上,结合参数化分析对其抗撞能力和结构响应进行比较,并尝试对3型海洋平台进行风险评估初探。     

半潜式生活支持平台碰撞机理

采用数值计算方法对某半潜式生活支持平台与钻井平台在典型工况下的碰撞机理进行分析。利用HyperMesh软件建立生活支持平台与钻井平台的有限元模型,根据失效应变与网格尺寸的经验关系对碰撞区域模型网格进行细化。重点从碰撞速度、结构变形、碰撞力和能量转化等方面分析生活支持平台的碰撞机理,得出以下结论:碰撞力表现出明显的非线性,碰撞力的增大代表有新构件参与抵抗碰撞变形,卸载表示有构件失效;碰撞结构损伤有明显的局部性,主要集中在碰撞区域附近,与碰撞部位的尺寸和形状有很大关系;生活支持平台-钻井平台的碰撞不同于平台-船舶的碰撞,大部分初始动能转化成平台的转动动能,横摇和艏摇运动明显。     

冰介质下的船舶与海洋平台碰撞的数值仿真分析

采用流固耦合方法,建立以海冰作为中间介质的船舶与海洋平台碰撞的非线性有限元分析模型,对碰撞过程进行数值仿真模拟.对有无冰介质存在下的碰撞结果进行对比,并分析海冰范围对被撞平台的影响.仿真结果表明,由于冰介质的作用,海洋平台的结构变形受到一定程度的削弱.     

海洋结构物中典型圆管构件的碰撞损伤研究

以两种极为常见的碰撞模式:船舶-平台模式和立管-立管模式为对象,采用准静力的方法,分析了海洋石油开采设施中的典型圆管构件在侧向碰撞挤压作用下的结构行为。通过与实验结果的比较,对船舶-平台模式下的有限元分析结果进行了验证。研究了在不同边界条件和初始轴向压力水平下,圆管构件的凹坑损伤形成过程和侧向承载力。结果表明边界条件和初始轴向压力对损伤形成以及侧向承载力的影响显著,初始轴向拉力的影响则较小。将有限元分析的结果与API推荐作法中碰撞损伤评估公式进行了比较,得到了一些有意义的结果。     

海洋导管架平台碰撞动力分析

利用ANSYS/LS-DYNA程序可以进行结构动力大变形、复杂非线性准静态问题以及接触、碰撞问题的分析。尝试采用ANSYS/LS-DYNA显式方法建立船舶与导管架平台的碰撞动力分析模型,利用自动接触算法,得出了不同情况下碰撞过程中能量转变和平台上层甲板中心动力响应规律,以及碰撞点最大Von mises应力和变形,并验证了所分析结果的准确性。利用本文分析方法可以对海洋工程构件碰撞损伤程度进行预测;本文分析结果可为平台设计和损伤评估提供参考依据。     

柴油机各缸排烟温差高的分析与处理

针对海洋石油三用工作船主要动力来源是柴油机,失去船舶动力,可能造成平台碰撞,对海洋环境和人身安全存在重大安全隐患。通过对柴油机排烟温差高现象的剖析,阐述其对船舶和人员造成的危害,提高设备管理人员对柴油机负荷不均匀的重视,采取得当措施消除故障于萌芽。     

导管架平台受损杆件修复方案比选及应用

导管架平台受损杆件修复方法主要有内部灌浆、安装卡箍和更换杆件等。此文针对某海域某油气田导管架平台被船舶碰撞受损事件，论述了平台受损和结构检测过程，对修复方案进行了比选，最终达到了修复的目的，并给出了结论和建议，可供其他项目借鉴。     

海冰与独腿简易平台碰撞动力分析

采用有限元分析软件ANSYS／LS—DYNA模拟了独腿简易平台与单块浮冰的相互作用过程,得到了碰撞能量转换关系和碰撞力随时间变化曲线及平台在碰撞载荷作用下的位移、速度、应力响应分布。所得结果对抗冰平台设计具有一定的参考价值。     

守护船撞击海洋平台及FPSO碰撞场景研究

海洋平台及FPSO存在遭受守护船撞击的可能性,由此产生的结构损伤会影响到平台及FPSO的安全,因此在结构设计时需要考虑其抗撞性能。守护船与平台及FPSO的碰撞决定着平台及FPSO结构的合理性和经济性,目前我国尚没有相关的碰撞场景规范,设计时多采用国外有关规范。碰撞场景取决于海况条件和操作规定,而我国的海况与国外并不相同,所采用的操作规定也有差别,因此完全套用国外规范不尽合理。以一艘5000吨级守护船为研究对象,利用水动力学计算方法,研究守护船与导管架平台及FPSO的最大碰撞速度。选取我国近海油气田所在的典型海洋环境条件,探讨了不同水深、波浪条件以及碰撞方向对最大碰撞速度的影响。研究结果表明,守护船侧向撞击FPSO的最大碰撞速度最大,在实际工程作业中须注意此情景。     

试论建立移动式钻井平台法律体系的必要性

对移动式钻井平台与船舶进行了对比，分析了移动式钻井平台的法律特点。认为移动式钻井平台是一种较为特殊、且区别于船舶的法律客体．建立专门的法律体系，使移动式钻井平台成为其主要的法律客体是必要的。     

FPSO抗船舶碰撞工程设计分析

以西非近海一艘深水超大型FPSO为例介绍抗船舶碰撞设计理念。工程设计阶段考虑供应船和外输油船对FPSO的碰撞;考虑FPSO码头系泊、拖航、海上安装、生产和维修各工况,确定舷侧保护架和靠船区碰垫布置。详细设计阶段改进FPSO舷侧保护架基座,优化上、下基座处安装设计;进行FPSO船舶碰撞非线性结构动力分析,核实保护架受到供应船撞击后与被保护设施之间的最小间距,计算保护架和FPSO主船体各级事故工况的结构耐撞动能,预测FPSO主船体破损范围,验证FPSO主船体结构抗撞设计可靠性。     

水对船舶与海洋建筑物结构振动影响的研究

探讨了水对船舶与海洋工程结构振动的影响。采用流固耦合振动方法,导出附加水质量影响系数曲线,供浸入水中的船舶与海洋平台局部结构振动计算参考。     

ARPA雷达在海上地震勘探施工中的应用

地震队在海上施工时,采用ARPA雷达对外来过往船舶和施工船舶进行监控、指挥和管理;利用ARPA雷达监控识别异常天气,及早发现风暴潮,为应急提供宝贵的预警时间;通过ARPA雷达和电子航海图相结合,了解施工区域的海况,合理组织野外生产,有效预防船舶碰撞。     

板-梁耦合技术在自升式海洋平台碰撞分析中的应用研究

该文基于非线性有限元软件ABAQUS,针对自升式海洋平台结构特点,提出了"板-梁"耦合技术,用以简化建立自升式海洋平台的结构模型。以平台典型的单K和双K节点为研究对象,基于"板-梁"耦合模型及板壳模型分析了其碰撞性能,同时比较验证了"板-梁"耦合技术的可靠性。研究结果表明,"板-梁"耦合模型在碰撞冲击载荷下的结构损伤变形、碰撞力和能量吸收等动态响应与板壳模型结果一致性较好。该文研究成果可以为大型平台结构整体碰撞性能分析提供技术支撑。     

海运海洋平台时最大惯性力的计算

为了保证海洋平台在运输过程中的安全,需要对海洋平台进行系固设计。在海洋平台外力的计算中,由摇摆运动引起的倾斜重力和运动惯性力的大小占主要成份,其大小取决于运输船舶的运动及海洋平台自身的重量及装载位置等,计算相对比较复杂。应用船舶耐波性理论建立了船体坐标中由倾斜重力与运动惯性力所引起的合成载荷的计算公式,并考虑了各运动自由度之间的耦合作用及相位变化。三维格林积分法用于计算船舶运动方程中的附加质量、阻尼及波浪扰动力。     

井口区限位防护装置研究

某平台由于总体布置的局限性导致在平台采油树安装后,组块吊装套井口时,组块甲板结构与采油树距离过小,存在碰撞采油树的风险。为解决这一难题,本文设计了井口区限位防护装置,其防护结构型式简单、轻便,能够适当防止组块吊装时碰撞采油树,为本项目的吊装提供保证,同时为海洋平台其他限位防护设计提供借鉴。     

碰撞、爆炸灾害下海洋平台风险评估研究初探

综述了碰撞和爆炸灾害作用下海洋平台风险评估的研究现状,分析和总结了研究的方法和流程,指出了碰撞和爆炸灾害作用下海洋平台风险评估的研究热点和发展趋势。     

导管架船撞损伤与剩余强度

为提高海洋设施的安全性,进行导管架船撞损伤与剩余强度研究。综合考虑船撞导管架过程中所涉及的材料、尺寸、碰撞等情况,运用有限元软件Abaqus对多种工况下船撞导管架的过程进行数值模拟,深入探讨不同船舶初速度下导管架剩余强度的变化情况,分析导管架不同部位之间的剩余强度差异,论证最大碰撞力与各撞击因素的关系,实现导管架撞击后的剩余强度评估。     

海洋自升式平台桩靴触底碰撞动力学研究

海洋自升式平台在桩腿下放、拔起以及迁移过程中,桩靴与海底会发生碰撞接触的情况。为此,研究了海洋自升式平台桩靴触底碰撞动力学分析方法,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立桩靴-海底有限元模型,研究不同速度和不同碰撞角度下桩靴碰撞海底动力学特性。研究结果表明,刚碰到海底时桩靴顶板、壳体和骨架应力集中在中心区域,隔板应力分布比较均匀;随着碰撞时间的延长,桩靴壳体底部应力逐渐变大,顶板、隔板和骨架应力逐渐变小;随着碰撞速度的增大,桩靴最大应力发生的时间依次提前,速度小于3.0 m/s时桩靴的最大应力均在屈服强度之内;桩靴与海底碰撞角度越大,桩靴的最大应力也会增大,在速度为1.5 m/s、角度为3°时桩靴应力达到屈服强度。相关研究成果可为桩靴的设计校核与作业技术提供参考。     

考虑多场耦合的碰撞载荷下半潜式风机动力响应

以DeepCwind浮式风机为研究对象,确定典型碰撞事故场景,提出一种风-浪-系泊耦合场景下船舶-浮式风机碰撞动态响应数值分析方法。基于FAST程序获得不同海况下半潜式风机的气动推力、水动力参数和系泊张力,再利用LS-DYNA中的Subroutine Loadud子程序完成加载以实时更新计算水动力载荷,同时考虑系泊载荷和气动载荷的耦合作用。在此基础上,基于LS-DYNA软件开展多场耦合的碰撞载荷作用下浮式风机动力响应研究,分析船舶撞击对浮式风机动力响应的影响。结果显示：撞击船的动能大部分转化为浮式风机的动能,风机浮筒所产生的应力应变主要分布于浮筒的撞击区域,且浮筒的结构应力呈现先增大后减小的趋势。