基于耐撞性的半潜式支持平台防撞结构

为防止深水半潜式生活支持平台在近距离靠泊时意外碰撞工作平台导致其连接栈桥基座损伤,针对基座结构设计2种抗撞防护结构方案,并进行数值仿真分析。结果表明:在典型碰撞工况作用下,全维护防护套箱方案的设计效果较好,达到了保护基座结构不受撞损的目的。由2种方案的结构设计和计算对比可知:在设计抗撞防护结构时,合理的结构布置和材料运用可大幅提高结构的吸能耐撞性能;在分析结构抗撞性能时,耐碰撞指数和能量吸收率是重要参数,可直接体现结构的防撞吸能效果。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

导管架平台圆截面管柱受侧向撞击变形机理研究

针对导管架平台遭受守护船侧向碰撞的场景,利用塑性力学理论和解析计算方法,分析导管架圆形截面管柱的变形机理,并推导出能量耗散的解析计算公式和预报方法。管柱的变形分为横截面方向变形和轴线方向变形,分别给出这两部分结构损伤变形能量关于撞深的解析表达式,并用LS_DYNA软件对不同参数管柱受侧向撞击的场景进行数值仿真验证,通过计算结果的对比分析,发现解析计算结果与数值仿真结果吻合良好。利用提出的方法可以快速得到管柱的变形能与撞深的关系,对导管架平台的结构设计和抗撞性研究有指导意义。     

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。     

基于SACS的固定式海洋平台船撞分析理论研究

海洋石油平台在海上服役期间一般都有停泊供应船的功能,因此需要做船舶撞击分析。本文基于SACS对船舶撞击过程中的多种吸能形式进行了能量理论研究,包括离散系统、连续系统、板单元、梁单元及局部变形的分析过程。     

极端冰载荷作用下自复位导管架式海洋平台有限元分析

以渤海辽东湾JZ20-2导管架式海洋平台为模型,提出海洋平台体外加设预应力拉索的减振措施。利用有限元软件Abaqus对海洋平台进行极端冰激载荷下的动力时程分析,对比分析海洋平台在不同冰载荷和预应力下的位移与加速度响应。数据分析表明,预应力的大小是影响海洋平台抗振性能的最主要因素,预应力拉索可较好地控制不同工况下海洋平台的动力响应,具有良好的减振效果与自复位性能。     

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。     

基于性能理念的导管架平台阻尼隔震技术及优化

基于性能的抗震设计理论,提出了面向海洋平台结构的地震设防水准和性能目标,并阐述了平台结构失效模式及量化判别依据。针对胜利油田CB32A导管架平台的特点,在端帽与平台甲板之间设置阻尼隔震层,利用ANSYS有限元数值分析平台,对该导管架式海洋平台的阻尼隔震体系在设计地震及罕遇地震两种作用下的实际抗震性能水平进行分析,并对目标性能达标情况进行评估和结构优化。研究结果表明,隔震技术是海洋平台一种有效的减振控制手段,该平台能够满足结构的性能目标;对其进行截面优化设计也能在保证结构安全的前提下大幅度减少钢材的用量。     

海洋钢结构钢管卷制接长技术

随着海洋资源的深度开发,海上平台数量飞速增长。这些海洋钢结构中包含了大量的立柱、拉筋、节点圆管。因受到壁厚、管径限制,海洋钢结构中应用的钢管多采用钢板卷制焊接接长而成。因此,在海洋钢结构中钢管的卷制接长工作起着非常重要的作用。本文针对海洋钢结构建造过程中钢管的卷制接长过程进行了分析与探讨,总结了焊接钢管卷制接长的工序流程及方法,为海洋钢结构建造过程中钢管卷制接长工作的改进及质量控制提供参考。     

人误因素分析在船舶撞击立管概率计算中的应用

采用了Pontecorvo人因失误模型并结合故障树分析方法,对船舶撞击海洋平台进而撞击输油立管事故中的人误因素进行分析,提出了撞击概率计算公式中因子P2的计算方法,为海底管线在偶然性载荷作用下的定量风险评估提供参考。     

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。     

基于CEL的船舶抛锚撞击对海底管道影响分析

沿海区域各类船舶抛锚作业对于海底管道的碰撞损伤风险不断提高。采用耦合欧拉-拉格朗日方法 (CEL)模拟了抛锚撞击海底管道过程。采用Mohr-Coulomb模型模拟海床的非线性特征,并利用罚函数法处理锚、海床与管道之间的相互作用。通过对不同土壤特性、落锚速度、锚自身尺寸及重力和管道埋设深度的参数分析研究了其对管道撞击塑性变形的影响,分析结果表明,埋设管道上部土壤特性在吸收落锚撞击能量中起重要作用,而撞击塑性变形与锚的类型和撞击速度密切相关。研究成果对海底管道抗锚害设计具有一定的理论指导意义。     

带有局部凹陷的固支圆管受横向碰撞时的动力响应

应用塑性动力学的方法，分析了带有局部凹陷的固支钢质圆管受横向碰撞时的残余塑性变形，假定圆管为刚塑性材料，分析表明，随着碰撞质量的增加，圆管的残余变形形状趋于直线分布，而且凹陷程度不影响移行较阶段所耗散的能量。     

一种自升式钻井平台升降基础合拢安装方案

自升式钻井平台升降系统是海洋平台的关键部分,同时亦是海洋平台设计制造的难点。在平台的制造和使用中历来受到高度重视,其性能的优劣直接影响到平台的安全性能、使用性能及经济性。升降基础承载着升降系统和锁紧装置2个重要的设备,并为桩腿升降提供导向,起连接桩腿和主船体的作用,是把平台各种载荷传递给桩腿的唯一路径。对DSJ300型自升式钻井平台升降基础的合拢工艺流程进行分析和总结,为相关制造企业在海洋工程大型结构建造过程中起指导作用。     

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。