深水轻型单柱平台的运动响应研究

以南海S7海域为背景,提出一种深水轻型单柱平台(mini-spar platform),并对其在频域内的运动响应进行了详细的研究,还分析总结了水深及系索预张力的变化对平台运动性能的影响.所得结论对深水单柱平台的概念设计具有一定的参考价值.     

3000米深水半潜式钻井平台运动性能研究

应用SESAM程序系统研究了4种深水半潜式钻井平台的运动性能。首先建立深水半潜式钻井平台的三维水动力模型,然后采用Morison公式和势流理论相结合的方法进行计算分析,获得了半潜式钻井平台运动响应的传递函数和固有周期。在此基础上,结合我国南海海况资料,应用频域分析法对深水半潜式钻井平台运动响应进行了短期预报。研究结果对深水半潜式钻井平台船型的选择有参考意义。     

深水半潜式平台运动响应预报方法的对比分析

分别采用频域分析法与时域分析法对南海某深水半潜式平台的运动响应进行了计算,对比分析了两种方法在深水半潜式平台运动响应预报结果上的异同.对于波频运动(纵摇、横摇、垂荡),两种方法的计算结果较为吻合;对于纵荡和横荡运动,频域分析法的计算结果低于时域分析法计算结果.频域分析法对深水半潜式平台波频运动的预报精度较高,但对非线性效应明显的平台纵荡和横荡运动的预报结果偏低,仅适用于平台方案选型或设计的初期阶段;而时域分析法可以更好地处理深水半潜式平台运动响应计算中的非线性问题,更适用于平台设计的后期阶段.     

深水钻井平台钻机大钩载荷计算方法

在浅水平台钻机大钩载荷计算方法基础上,针对下隔水管与防喷器、下套管以及起下钻等作业工况,基于弹性杆振动理论,给出了合理确定深水钻井平台钻机大钩载荷的计算方法.以某深水钻井平台设计工况为例,确定了3000m水深、10000m井深条件下所需的大钩载荷,讨论了平台升沉运动幅值、运动周期以及钻井泥浆密度对钻机大钩载荷的影响,所获得的结论可供深水钻井平台设计和深水钻井作业参考.     

一种适用于动力定位装置的新型深水测试管柱

对于动力定位的深水作业平台,在海上始终处于动态稳定过程,而一旦定位失效,隔水管则需解脱,以便平台能够自由漂移。隔水管的解脱要求其内部的作业管柱也能解脱,由此对深水测试管柱提出了要求,相对于常规测试或浅水测试,深水测试管柱最大的不同点是使用了快速响应的深水水下树。正是由于深水水下树的使用,以及深水的自身特点,深水测试管柱在功能要求、安全要求、可靠性要求等方面都有所提升,独具特色。     

南海深水油田智能井修井挑战及对策

随着深水油田的不断开发,深水边际油田修井作业也将越来越普遍。中海油首次动用半潜式钻井平台对L油田实施批量修井作业,并完成了一口智能井修井,作业难度高、费用高、风险高。作业过程中创新地采用了柔性连接管柱组合回收水下采油树帽,优选了采油树阀门远程控制模式,细化了油管挂回收程序,避免水下湿接头损坏,有效识别了单罐双泵智能完井管柱下入风险并采取应对措施,形成了一套完善的深水边际油田修井作业技术,对以后深水边际油田修井作业具有一定的借鉴意义。     

深水钻井作业管柱纵向振动载荷分析

深水钻井作业过程中,管柱在平台升沉振动的作用下产生纵向振动载荷,影响管柱的强度安全。以深水下表层套管作业管柱为例,建立了具有复杂结构的深水作业管柱纵向振动力学模型,并利用振动力学理论分析了管柱的纵向自由振动特性及纵向受迫振动载荷。分析结果表明,在平台升沉振动的作用下,作业管柱的纵向振动以第1阶振型为主;管柱顶端截面上的纵向振动载荷最大,是作业管柱上的危险截面;当钻井平台的升沉振动周期接近作业管柱的固有周期时,将产生极大的纵向振动载荷;当表层套管下入深度较大时,采用壁厚大的钻杆作为送入管柱能有效降低管柱纵向振动所产生的轴向应力。该项研究结果可为深水钻柱和送入管柱的设计提供依据。     

内孤立波作用下深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学特性

中国南海内孤立波自然环境频发,内孤立波下深水锚泊平台-隔水管系统动力学失效风险高,为此建立了内孤立波下的深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学模型及分析方法,开发了深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学求解器,开展内孤立波下深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学特性分析,识别内孤立波下深水锚泊平台与隔水管系统的动力响应、耦合作用规律以及隔水管系统安全弱点。结果表明,在内孤立波作用下深水锚泊平台向内孤立波传播方向运动,当内孤立波波峰到达平台中心位置时锚泊平台的偏移达到最大,然后锚泊平台逐渐向初始平衡位置运动并最终趋于稳定;内孤立波促使隔水管系统顶部向内孤立波传播方向偏转,导致隔水管系统对锚泊平台运动产生一定的促进作用;当锚泊平台位移最大时隔水管系统关键参数响应值最大,但隔水管系统上球铰转角峰值时间有一定的滞后性,下挠性接头转角是内孤立波下的深水钻井隔水管系统安全弱点。     

新型多柱式SPAR平台的结构强度初步分析

柱体式平台(Spar)因其在深水作业环境中具有出色的稳定性、安全性、经济性,被业界认为是最具发展前景的超深水海洋石油平台类型。本文在已有Spar平台的基础上提出了一种新型的多柱式Spar平台,并对该新型Spar平台的主体外型进行了概念设计,确定了结构主尺度参数;利用ANSYS软件对该新型Spar平台进行结构建模和网格划分,初步分析了平台的主体结构强度,通过分析得出了该平台的结构受力关键点和薄弱点,为以后的平台结构详细设计提供参考。结果表明,新型多柱式Spar平台在设计上基本合理,满足深海工作条件。本文对Spar平台的后续研究具有一定参考意义。     

深水钻井平台-隔水管耦合系统漂移预警界限

建立了深水钻井平台-隔水管耦合系统漂移动力学模型,提出了深水钻井平台-隔水管耦合系统漂移预警界限分析方法,并进行了实例分析。分别建立了深水钻井隔水管-井口-导管耦合系统分析模型及平台漂移动力学分析模型,开发了深水钻井平台漂移动力学求解器。结合实例开展了深水钻井平台-隔水管耦合动力学特性及耦合作用规律分析,阐述了漂移预警界限分析方法。结果表明:平台漂移初始阶段隔水管载荷对平台漂移起促进作用,随着平台漂移位移的增大隔水管逐渐开始抑制平台漂移;平台漂移运动过程中隔水管系统顶部参数响应较快,底部参数响应具有明显的迟滞效应;随着海流流速的增大或水深的减小,深水钻井平台-隔水管耦合系统漂移预警界限减小,应尽早准备和启动隔水管系统底部脱离。     

Spar平台的发展趋势及其关键技术

深海油气资源的大量开发加速了对适应深水环境的平台结构物的需求。Spar平台是一种用于深海环油气开采、生产、处理加工和储存的海洋结构物。本文介绍Spar平台的发展趋势及其关键技术的研究,包括平台动力响应、系泊系统、疲劳分析、耦合分析以及垂荡板和侧板的设计研究。     

桁架式Spar平台气隙响应研究

气隙是深海Spar平台结构设计所需考虑的关键问题之一。Spar平台是浮式平台,在海洋环境荷载的作用下会发生运动,平台结构和波浪还会相互产生影响,因此在计算气隙时须考虑平台运动和波浪运动的耦合作用。利用数值计算方法对桁架式Spar平台气隙响应的影响因素进行了研究。平台垂荡值是影响气隙响应的主要因素;波浪运动对气隙的影响很大,而平台运动对气隙的影响较小。     

Spar平台垂荡阻尼板水动力研究综述

介绍了国内外在理论和试验两方面对垂荡板水动力性能的研究现状。研究表明,Spar平台的垂荡阻尼板通过增大平台的垂向阻尼和附加质量,能减小平台垂荡运动的剧烈程度。与其他增加阻尼的方法相比,垂荡板具有经济实用的特点,在海洋工程界受到越来越多的重视。     

张紧式系泊方式对深水半潜平台性能影响研究

张紧式系泊是一种适用于深水定位的系泊方式。针对作业水深为2 000 m的半潜式钻井平台,设计了不同的张紧式系泊布置方案,通过系泊系统耦合分析,对方案逐步优化,最终确定系泊系统参数。并在确定的系泊布置形式下,分析了平台作业状态下的运动性能,可为平台系泊系统设计提供参考。     

静水中铰接塔平台的地震响应分析

研究静水中铰接塔平台在简谐地震作用下的动力响应特性。将铰接塔平台简化为质量集中在节点的杆模型,建立了铰接塔平台的非线性运动微分方程,计算了高400m的铰接塔平台的自振特性,以及不同水深情况下地震引起的平台的动力响应,讨论了不同水深及底铰摩擦系数对铰接塔平台地震响应的影响。     

参一强激励作用下的Spar平台非线性纵摇运动响应分析

考虑垂荡运动和波浪激励力矩的双重影响,建立Spar平台参一强联合激励下的纵摇运动方程。应用摄动法求得当垂荡频率与纵摇固有频率比接近2:1时纵摇方程的一阶近似解,并分析了方程零解与定常周期解的运动稳定性。以一座试验Spar平台为例,计算了该平台在长周期涌浪下纵摇运动的时域响应。     

深水顺应式铰接塔平台的非线性运动特性分析

研究了静水中顺应式铰接塔平台的运动特性。将平台简化为顶部有集中质量绕海底铰接点作平面运动的单自由度体系，考虑铰接点的库伦摩擦、塔柱的结构阻尼及海流对平台的作用，采用拉格朗日方程建立了铰接塔平台的强非线性运动方程。采用Taylor级数展开微分方程，对平台的运动响应进行了数值模拟。计算表明铰接塔平台的固有周期接近低频波浪周期，可能发生大幅慢漂运动；同时揭示了平台平衡位置与海流流速之间的关系，以及库仑摩擦对静平衡位置的影响。     

水深对半潜式平台运动响应及设计波的影响

该文采用Morison方程和绕射理论相结合的方法,在不同水深情况下运用挪威船级社开发的SESAM程序,对半潜式海洋平台进行了水动力分析。依据有条件的建模方法（CMA）和一次逆可靠度方法（IFORM）确定百年一遇波高一周期的等概率曲线,设计了一组百年一遇波浪海况,用于平台进行水动力分析和短期预报。对某半潜式平台在不同水深下进行了运行响应分析和纵向剪切力等六个波浪载荷分析预报,计算了平台结构极限强度分析的设计波。     

海上油气生产系统展望

阐述了包括固定平台生产系统，浮式生产系统以及水下生产系统在内的各种海上油气生产系统的特征、应用范围及发展趋势。     

一种新型深水浮式平台——深水不倒翁平台的自主研发

针对南海深水环境条件恶劣、油气田离岸距离远、依托设施缺乏等特点,结合国内现有施工装备能力,从提高平台安全性、降低工程综合成本、有效保障平台稳性、改善平台运动性能出发,通过自主创新,研发了一种新型深水浮式平台——深水不倒翁平台(简称DTP),并进行了概念设计和总体性能的论证分析,结果表明:DTP具备无条件稳性特性,可应用于深水与超深水,可实现甲板与下部浮体在码头靠泊状态下的整体安装和调试,实现整体拖航,可采用干式、湿式或干湿组合式等多种采油方式,有望成为深水油气田开发中一种重要的、具有优势的深水浮式平台型式。