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。     

考虑非线性系泊力Truss Spar平台耦合运动分析

Truss Spar广泛地应用于深水和超深水的海洋石油开发中,研究它的运动性能非常有必要。该文研究规则波浪下Truss Spar平台垂荡、横摇以及纵摇耦合6自由度运动特性。考虑平台垂荡频率与纵摇频率的2:1共振关系,采用龙格库塔法求解平台在非线性系泊力下平台的非线性运动响应。同时,考虑瞬时波面升高影响,研究非线性系泊力对平台运动的影响。计算结果表明:Truss Spar平台在考虑系泊力后,纵荡与纵摇响应幅值发生跳跃的临界波高值增大,延缓了跳跃现象的发生,但是不能阻止内共振情况的发生。同时,发现考虑瞬时波面升高影响,平台纵荡与纵摇响应幅值发生跳跃时的临界波高值减小,平台越容易发生内共振现象。考虑瞬时波面升高将导致平台的相对垂荡运动增大,引起平台干舷的剧烈变化,对平台的安全造成影响。     

深海SPAR平台垂荡一纵摇耦合运动Mathieu稳定性分析

采用理论分析和数值模拟相结合的方式,用希尔无穷行列式法推导得到了纵摇响应的马休稳定性图谱,并用数值方法分析了平台纵摇马休不稳定运动的发生过程。结果表明：在平台参数确定的情况下,垂荡幅值的增大是导致纵摇响应发生马休失稳的主要原因,即除满足发生马休失稳的频率关系之外,只有当波浪激励作用引起的垂荡运动的幅值达到一定程度时,才会引起纵摇运动的失稳现象。     

基于CFD方法的FDPSO锥型垂荡板阻尼特性

针对一种新型锥型浮式钻井生产储卸油装置(Floating Driuing Production Storage and Offloading System,FDPSO),从抑制垂荡和纵摇运动的角度分析得到结构的最佳垂荡板形式。运用基于势流理论的AQWA软件对FDPSO进行短期预报,确定不同海况下结构垂荡和纵摇运动形式。以计算流体力学为理论基础,通过模拟浮体单自由度简谐强迫运动,分析垂荡板锥角大小对结构垂荡、纵摇的附加质量和阻尼系数的影响。从涡量场角度分析阻尼板对周围流体的作用效果。结果表明:在一年一遇和百年一遇海况下,对于垂荡运动的抑制,锥角越小效果越好;对于纵摇运动的抑制,不同海况条件下都体现出10°锥角其优越性,锥角远离10°则纵摇无因次阻尼下降;对比阻尼板周围涡量场分布随运动的变化,分析得出涡的生成、发展和脱落与结构的周期性运动相关。     

西非多点系泊FPSO波频运动预报研究

应用三维势流理论及非线性时域动力耦合分析方法,针对西非深水海域的一座多点系泊浮式生产储油装置(FPSO),在涌浪海洋环境下对其进行了时域耦合计算和频域短期预报计算,并与模型试验结果进行了对比,较好地预报了该FPSO的波频运动性能,包括垂荡、横摇和纵摇,从而为我国深水海洋工程方案设计研究提供了技术储备.     

深水八角形FDPSO垂荡性能数值分析

FDPSO是深水油气生产的重要装备之一,合理设置其垂荡板参数可较好地提高FDPSO垂荡运动性能。该文利用数值分析技术,以深水八角形FDPSO为研究对象,研究环绕型垂荡板主要参数对垂荡运动性能的影响。研究中利用SESAM软件计算得到不同垂荡板参数下平台运动响应曲线,进而得出不同垂荡板参数对垂荡性能的影响规律,确定最佳垂荡板参数。计算结果表明,合理设置垂荡板设计参数可明显改善垂荡及纵摇运动性能。     

多功能水下工程船运动性能设计优化

本文以线性波浪理论为基础,分析船体在波浪中垂荡、纵摇和横摇运动响应的影响因素,进而通过改变设计参数优化船体的运动响应.     

非线性静水恢复力影响下的海上漂浮式Spar型风机水动力特性

研究非线性静水恢复力对海上漂浮式Spar型风机的水动力特性的影响。通过解析法推导非线性静水恢复刚度系数,并使用AQWA中的非线性模型验证当前推导的解析解的准确性。考虑非线性静水恢复刚度系数,采用编程程序对Spar型浮式风机进行时域分析,将结果与线性静水恢复力作用下的运动响应进行对比,并分析Spar型浮式风机的水动力特性以及静水非线性带来的影响。结果表明：流体静力非线性对浮式风机垂荡响应有显著影响,且这种影响随浮式风机旋转运动增大而增大;在极限海况下,由静水非线性引起的垂荡、横摇和纵摇响应差异为16%~40%,显示非线性静水力在运动响应中应予以重视。     

3种典型半潜式浮式风机基础水动力性能比较

以现阶段3种典型半潜式浮式风机基础（OC4、Windfloat、Ideol）为研究对象,根据3种浮式风机基础的主要特征,采用AQWA软件建立水动力模型。基于三维势流理论,比较这3种浮式风机基础的水动力性能,在南海不同风、浪、流联合作用下的时域运动响应以及在不同水深下的适应性。得出结论：3种基础的纵荡性能相近;OC4基础在垂荡方向的时域响应统计均值和峰值最小,具有更好的综合性能;Windfloat基础的纵摇幅值响应算子（Response Amplitude Operator,RAO）最小,在垂荡方向的时域响应均值和峰值均最大,垂荡性能较差;阻尼池型基础在低频的垂荡RAO较小,纵摇RAO远大于OC4和Windfloat,在时域响应的纵摇均值最小,但峰值最大,表现出不稳定性;OC4基础和Windfloat基础在浅水区域的RAO均出现明显的放大现象,OC4基础在深水的适应性优良,Windfloat基础在中等水深水深适应性较好,阻尼池型基础的垂荡、纵摇RAO随水深增加变化不明显,在浅水中的适应性较好。分析结果可为南海海况下浮式风机基础的选型设计提供一定的参考。     

深吃水圆筒型核能平台水动力特性与运动响应性能

深吃水圆筒型核能平台的设计吃水与主体直径相近，主尺度特征有别于现有圆筒型海工平台。为探究其性能特点，针对深吃水圆筒型核能平台的水动力特性和时域运动响应展开计算研究。采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法模拟平台横摇和垂荡自由衰减，并基于二次阻尼模型计算相应阻尼因数；基于势流理论计算平台响应幅值算子(Response Amplitude Operator, RAO)和固有周期，并结合南海典型海况对平台的运动响应性能和适用性进行分析评估。结果表明：深吃水圆筒型核能平台垂荡、横摇和纵摇固有周期均长于常见波浪周期；平台纵荡运动主要受二阶波浪载荷影响，低频特性明显；垂荡和纵摇运动受自身固有频率影响较大，垂荡同时表现出波频特性。深吃水圆筒型核能平台总体运动性能良好，适应南海海况，所得结果可为工程应用提供相关参考。     

钻柱轴向与横向耦合振动的有限元分析

钻柱在钻井施工过程中的受力状况十分复杂,钻柱轴向与横向振动的耦合影响着整个钻进过程。以定向井钻柱为研究对象,利用有限元法建立了对整体钻柱进行受力分析的数学模型。在对钻柱单元进行线性分析的基础上,考虑钻柱横向振动对轴向变形的影响,建立了钻柱耦合振动的动力学方程,编制了计算程序,计算出了钻柱发生轴向与横向非线性耦合振动的共振频率。     

深水半潜式平台垂荡运动计算研究

势流理论对水的粘性的忽略以及半潜平台的小水线面特性,导致计算的垂荡运动幅值在共振频率附近远大于实际运动幅值。基于考虑水的粘性对平台运动的影响,将粘性阻尼系数引入刚性浮体波浪诱导运动计算方程的粘性系数矩阵,对半潜平台垂荡运动进行预报。运用此方法以某型深水半潜式平台为例进行计算,将计算结果和试验结果进行对比,对比结果表明该方法可以在不需要加入人工阻尼的前提下有效预报半潜式平台在共振区的垂荡运动。     

卷吸效应水力锚防砂卡可行性计算分析

水力锚是在井下指定位置用来对封隔器进行锚定的工具。由于常规水力锚结构设计的缺陷,井下液体杂质(地层砂、支撑剂)容易进入到锚爪内腔并在此沉积,导致锚爪解卡受阻,严重影响封隔器的封隔效果。提出了利用卷吸效应在水力锚内部形成高速射流,以此来控制液体杂质的运动轨迹,将进入到锚爪内腔的液体杂质在压力差的作用下从内腔中卷吸出来,同时防止外部杂质再次进入到锚爪内腔中。利用伯努利方程对此原理的可行性进行了分析。     

波浪对圆柱作用的三维耦合计算模型

采用非线性波浪时域耦合数值模型计算圆柱物体上的非线性波浪压力和流场波面升高,并进行了圆柱波浪压力的物理模型实验以验证计算结果。计算模型将计算域分为内域和外域:内域为包围圆柱的矩形区域,采用三维Laplace方程,用有限元方法求解;外域为内域外面到四周边界的水域,采用水平二维Boussinesq方程,用有限差分法求解。两域在交界面处相耦合。数值计算结果与实验结果的比较表明,该耦合计算模型具有满意的精度。     

伊拉克Ahdeb油田稠油层测井识别及分布特征研究新方法

伊拉克Ahdeb油田Khasib油藏的开发现状迫切需要明确稠油的分布特征,以降低钻井风险。探讨了稠油层的测井响应特征,研究了稠油含量指数计算方法,在三维空间刻画出稠油的分布特征。分析稠油和轻质油基本性质的差别出发,通过理论模型分析阐述了稠油层和轻质油层在电阻率、中子孔隙度、密度以及核磁共振测井响应特征上的差异。利用阿尔奇公式计算冲洗带残余油饱和度结合中子孔隙度与密度曲线的分离幅度,定量计算了稠油含量指数,将其应用于三维地质模型中,直观地展示了稠油在各小层的分布特征。结果表明水平井轨迹穿过稠油含量指数高于0.2的区域或低产,或无法投产,生产特征与稠油分布特征完全吻合,充分证明了稠油分布特征描述的可靠性。     

基于椭圆流模型的变形介质油藏水平井产能研究

利用椭圆流模型获得了考虑介质变形条件下的水平井产能方程,根据获得的产能方程可以得到不同介质变形系数以及各参数影响下的水平井产能变化规律。通过分析可知：介质变形系数越大,水平井产能越低。由于介质变形效应的存在,随着生产压差的增加,水平井产能不再直线上升而呈现非线性的变化。     

论球面波波动方程

基于准确的有限变形力学理论,本文建立了无限弹性个介质中点爆作震源产生的球面波非线性波动议程,从而揭示了球面波的振幅和波形演化现象,研究揭示经典的球面波波动议程只对固定振幅相成立,即只描述了相的运行议程,其波速为相速度,本文以变参数外尔斯特拉斯双周期椭圆函给出精确叔动方程解析解,从理论上阐明了地震子波（雷克子波）演化的弹性动力学本质,对于用地震探方法解决生产勘探问题具有理论指导意义。