深水半潜式钻井平台总体强度计算技术研究

为研究深水半潜式钻井平台总体强度计算技术,以3000m深水半潜式钻井平台为实例,分析考虑的载荷工况包括拖航、操作和生存3种工况,根据这3种工况计算设计波参数,并通过计算获得在这3种工况下的波浪载荷。在建立了深水半潜式钻井平台的总体结构模型后,对结构模型施加设计波浪载荷,通过有限元计算分析,获得了总体结构的应力计算结果和应力分布趋势,为结构总体强度的评估提供了依据。     

两种典型深水半潜式钻井平台运动特性和波浪载荷的计算分析

GVA7500平台和F8LG ExD平台是具有不同横撑结构的两种典型深水半潜式钻井平台.为了研究结构形式对半潜式钻井平台运动特性及波浪载荷的影响,利用三维水动力模型,采用复合模型计算方法,对两种平台在生存状态下的运动特性及波浪载荷进行了分析,计算分析采用SES-AM程序系统.分析结论对深水半潜式钻井平台的结构选型具有参考意义.     

隔水导管复合管柱载荷转移技术

为降低导管架平台建造成本,采用将导管架平台载荷转移至隔水导管-水泥环-表层套管复合管柱结构的方式以提高导管架平台承载能力的方法。分析导管架平台与复合管柱结构相互作用的机理,并建立复合管柱结构与导管架平台刚性连接时的载荷转移效率计算模型及复合管柱结构极限承载力计算模型。以渤海典型六腿平台为例进行平台载荷转移分析,采用载荷转移方式在保证复合管柱结构强度和稳定性的前提下可将导管架平台12.5%的载荷转移至复合管柱结构且减少导管架平台桩管入泥深度,为导管架平台结构优化设计和简化施工提供理论指导。     

深水半潜式钻井平台冗余强度评估

为评估深水半潜式钻井平台冗余强度,应用SESAM软件,建立了深水半潜式钻井平台破损结构的有限元模型,并依据生存工况计算设计波参数,通过计算获得生存工况下六种波浪载荷。然后再将设计波浪载荷施加到结构模型上,通过结构有限元计算分析获得了总体结构的应力计算结果和应力分布趋势,通过对比完整结构与破损结构的最大应力的变化,对半潜式钻井平台的破损强度进行了评估。     

深水多功能八角形生产平台总体结构强度分析

为保证深水多功能八角形生产平台具有足够的结构强度,需要进行平台结构应力分析.本文建立平台水动力模型,依据结构剖面内力计算、分析结果,应用长期预报方法确定了设计波参数.最后建立平台总体结构有限元模型,对结构模型施加设计波载荷,进行结构应力计算.依据应力分析结果,应用CCS规范对平台结构强度进行校核,校核结果表明平台结构应力基本满足规范要求.本文的研究方法和评估结果可为相关新型浮式平台设计提供参考.     

深水半潜式钻井平台典型节点谱疲劳分析

应用辐射／绕射理论计算平台遭受的水动力载荷,将水动力载荷传递给深水半潜式钻井平台总体有限元模型,计算平台的总体结构响应。建立平台典型节点有限元细网格模型,以平台总体结构响应分析结果为基础,确定典型节点模型边界条件,考虑典型节点结构所受水动力载荷和重力栽荷,计算典型节点的热点应力传递函数,用谱疲劳分析方法并依据Miner准则评估平台在中国南海环境条件下典型节点的疲劳寿命。     

海洋环境载荷对自升式平台就位的影响

海洋环境载荷的影响会导致自升式平台就位位置与设计位置发生偏差。针对自升式平台就位位置偏差问题,通过分析自升式平台就位过程与步骤,得到海洋环境载荷中海流载荷为影响自升式平台精确就位的主要原因。以东海某自升式平台为例,结合自升式平台桩腿桁架结构特点,利用桩腿受海流载荷作用的特征面积法和结构力学中悬臂梁弯曲理论,建立了自升式平台桩腿受海流载荷时桩腿挠度计算模型,对比分析了该计算模型得到的就位偏移量与数值模拟结果。结果表明,利用本文建立的平台最大偏移量计算模型得到的自升式平台就位偏移量与数值模拟结果吻合,可指导自升式平台精确就位作业。     

大型浮式平台结构强度

由于目前针对多模块大型浮式平台没有相应成熟的规范,有必要通过波浪载荷直接计算和结构强度直接计算进行平台的结构设计。基于三维势流理论和边界元法进行波浪载荷的计算,采用有限元方法进行平台结构的建模和结构强度计算,并将波浪载荷传递到结构模型上。采用设计波法定义波浪工况,验证平台结构在设计海况下的结构响应。研究表明该平台能够满足在设计海况下的结构设计要求,本文采用的载荷和结构强度直接计算方法可为本平台结构设计提供技术依据,并且对今后类似浮式平台的结构设计具有指导意义。     

BINGO9000半潜式钻井平台结构强度分析

对BINGO9000半潜式钻井平台整体和局部结构强度进行了分析和校核。首先,根据DNV船级社规范的要求,采用三维格林函数法对该平台在7种工况下所受的波浪载荷进行了计算,然后应用ANSYS程序建立了该平台的空间板梁组合结构有限元模型,并对平台结构进行了整体应力分析和强度校核。对于平台撑管结构中的管节点,则通过建立局部有限元模型进行二次分析。计算其局部应力,为今后我国进行该类平台的产业化开发提供了依据。     

BINGO9000半潜式钻井平台结构强度分析

对BINGO9000半潜式钻井平台整体和局部结构强度进行了分析和校核.首先,根据DNV船级社规范的要求,采用三维格林函数法对该平台在7种工况下所受的波浪载荷进行了计算,然后应用ANSYS程序建立了该平台的空间板梁组合结构有限元模型,并对平台结构进行了整体应力分析和强度校核.对于平台撑管结构中的管节点,则通过建立局部有限元模型进行二次分析,计算其局部应力.为今后我国进行该类平台的产业化开发提供了依据.     

导管架平台冰激振动响应分析

根据导管架平台的结构特点，建立了导管架平台有限元模型。对其进行模态分析，获得前3阶固有频率和模态振型，计算结果与实测结果相符合，表明导管架平台的有限元模型是准确的。在此基础上，对导管架平台施加风、海流静载荷及动冰载荷，进行导管架平台的动力响应分析，获得了导管架平台各个关键点的位移和加速度响应曲线。     

随机波浪载荷作用下ETMD减振系统对导管架平台振动控制的仿真研究

以在役WZ12-1平台为原型建立导管架平台的有限元模型,将沿导管架桩腿分布的载荷转化为等效节点力进行加载,将桩基的作用用弹簧-阻尼单元模拟,忽略导管架附连水质量的影响进行有限元分析。通过构造ETMD减振系统,设置合适的系统参数,分析了随机波浪载荷作用下有、无ETMD减振系统时导管架平台的振动情况。结果表明,ETMD减振系统能够有效控制随机波浪载荷作用下导管架平台的振动。     

导管架平台的动力分析

介绍了导管架平台有限元动力分析的过程。基于大型通用有限元程序MSC/NASTRAN,对导管架平台结构的动力学特性进行了有限元分析,得到了平台的自由振动特性和结构的动力响应,对导管架平台的设计、建造和安全评估有着一定的参考价值。     

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。     

交变动冰载荷对导管架平台上部管线系统的影响

以渤海某油气田WHPA平台为例,采用有限元数值模拟方法研究了交变动冰载荷对导管架平台上部管线系统的影响。冰激振动可以引起较大的平台甲板加速度响应,从而危及导管架平台上部管线安全。在冰区导管架平台上部管线设计中,必须充分考虑冰激振动的影响。对于在建造和在服役的导管架平台,应对上部管线进行振动分析,可以采取加强管线支撑结构和增加管线支撑数量来提高管线系统基频,以避免发生共振现象。     

导管架平台应变监测传感器优化布置

针对导管架平台应变传感器无法覆盖所有结构关键位置的现状,提出一种基于结构多尺度模拟的应变传感器优化布置方法.利用管单元和梁单元建立导管架平台宏观有限元模型,并基于静力分析确定结构的关键区域.建立关键区域的三维实体有限元模型,采用多点约束方法进行梁单元与实体单元的耦合,完成结构多尺度建模.对多尺度模型进行力学分析,确定应...     

构件不同直线度对导管架平台极限承载力的影响

针对传统导管架平台在进行极限承载力分析时未考虑构件直线度缺陷对结果的影响问题,采用非线性逐步倒塌的分析方法研究构件不同直线度对导管架平台极限承载力的影响。根据直线度公式建立不同构件直线度导管架平台有限元模型,考虑导管架平台环境载荷作用,采用非线性倒塌分析方法计算导管架平台极限承载力。结果表明,导管架平台在45°方向强度储备能力最差,构件不直度使其极限承载力严重退化。     

海洋导管架平台结构动力优化研究

应用有限单元法 ,对海洋导管架平台进行了结构动力优化设计。建立了海洋导管架平台结构动力优化的数学模型 ,采用零阶法 ,以动冰载荷作为海洋导管架平台结构的主要环境载荷 ,对锦州 2 0 2MUQ平台进行了结构动力优化计算。优化结果表明 ,平台的重量比原设计方案减轻了2 0 17% ,获得了明显的优化效果。研究结果有较大的工程应用价值 ,可供有关设计人员参考。     

海洋导管架平台疲劳问题分析

疲劳破坏是海洋工程结构的一种主要破坏模式。导管架平台受到海洋复杂载荷的作用,由于交变应力的随机性以及材料性能的分散性,结构的疲劳具有随机性和不确定性,因此要从概率的角度进行疲劳可靠性分析。采用ANSYS软件对导管架平台建模,利用S-N曲线模型以及Miner线性损伤理论,对结构的疲劳可靠性进行评估。将整个导管架结构系统简化成串并联模式,应用分枝限界法来寻找系统的主要疲劳失效模式,并对系统的可靠性作出评价,以供工程实际参考。     

水平载荷下群桩效应对导管架平台结构计算的影响

考虑群桩效应,分析了导管架平台在水平载荷作用下桩土间相互作用的计算原理。在AN-SYS软件中结合p-y曲线法,对某导管架平台分别建立了考虑和不考虑群桩效应的非线性有限元模型,以及泥面下6倍桩径处加固支的简化模型。通过对比3者的计算结果,得出群桩效应影响导管架平台结构计算的有关结论。