半潜式生产平台上部组块总体布置探索

随着海洋石油开发向深水水域的深入,深水生产平台的使用愈发普遍。半潜式生产平台作为主要的深海石油平台,得到了广泛应用,其结构主要由上部组块、立柱、下部浮体、系泊系统等组成。上部组块总体布置对半潜式生产平台功能的实现,重量重心的控制,下部浮体总体性能的优化起到重要作用。文章首先介绍了半潜式生产平台的特点及上部组块甲板的主要类型,以中国南海某气田半潜式生产平台开发方案为实例,分析总结半潜式生产平台上部组块总体布置要点,为国内海洋工程设计人员进行深水半潜式生产平台设计提供参考。     

三立柱大型半潜式生产储卸油平台设计

针对中国南海典型深水油气田开采,结合陵水17-2深水油气田开发工程项目,提出一种三立柱高效大型半潜式生产储卸油平台新船型概念,具有2万t上部组块有效载荷和2万m3原油储油功能。该三立柱深水半潜式生产储卸油平台与目前四立柱半潜式生产平台船型相比,减少1组立柱-浮箱-锚链,采用大跨度三角形桁架式轻型甲板设计和自主研发油水置换高效储油技术,有效载荷比显著提高,可以大幅降低平台建造与安装工程总成本,为南海深水油气田开发提供一种高效低成本的技术解决方案。     

半潜式平台关键连接结构节点形式对疲劳强度的影响

以第七代半潜式钻井平台立柱与甲板盒连接结构为研究对象,给出3种能够改善立柱与甲板盒连接结构疲劳性能的设计方案,采用谱疲劳分析方法对3种改进的连接结构进行疲劳强度分析,并对关键区域肘板疲劳损伤对海况、浪向的敏感性进行分析,总结不同连接结构节点形式和焊接方式对疲劳寿命的影响,给出符合设计要求的较优的设计方案,为第七代超深水半潜式钻井平台立柱与甲板盒连接位置结构的设计提供依据与参考。     

大型半潜式平台组块建造精度控制工艺

本文以“深海一号”能源站为例,组块与船体之间通过插尖对接的方式进行吊装合拢,与船体的板壳式结构相比,桁架式上部组块的精度难控制。与固定式海洋平台上部组块相比,半潜式上部组块建造精度变成了关键控制点,需要在整个建造流程上全面控制。本文针对甲板片预制、立柱安装、对接口合拢3个建造工艺,阐明了在组块建造阶段的精度控制手段,保证高精度建造需求。本文可为大型浮式平台组块的建造提供参考。     

大型半潜式生产平台桁架组块设计关键技术——以陵水17-2气田“深海一号”能源站为例

由于浮式平台对重量控制的敏感性,而桁架式结构能使材料应用更充分,且更易获得开阔的甲板空间,因此,陵水17-2气田半潜式生产平台——"深海一号"能源站组块采用了大型桁架式结构设计。对比了固定式平台和半潜式平台组块在设计上的差异,首次在中国国内平台组块主结构设计中采用了屈服强度达414 MPa的高强钢,以增加平台组块的刚度;基于该平台组块跨度大、主梁高的特点,对组块梁格进行了合理规划,保证组块结构具有良好的刚度且传力路径较优,并改进了以往用筋板加强主梁下翼缘的常规做法,提出了采用隅梁增加主梁稳定性的方法,以确保大梁的稳定性;针对半潜式生产平台组块疲劳问题突出的特点,在设计时强调了组块主桁架的保护,提出了优化结构连接形式、设置不可焊接区域等解决措施;完成了组块各类节点的疲劳计算分析,结果表明平台的疲劳寿命满足设计要求;此外,为了提高平台组块疲劳寿命的冗余度,指出了疲劳关键区域建造时的注意事项。本文的相关经验做法可为今后其他半潜式平台设计提供参考。     

大型半潜式生产平台桁架组块设计关键技术——以陵水17-2气田“深海一号”能源站为例北大核心CSCD

由于浮式平台对重量控制的敏感性,而桁架式结构能使材料应用更充分,且更易获得开阔的甲板空间,因此,陵水17-2气田半潜式生产平台——“深海一号”能源站组块采用了大型桁架式结构设计。对比了固定式平台和半潜式平台组块在设计上的差异,首次在中国国内平台组块主结构设计中采用了屈服强度达414 MPa的高强钢,以增加平台组块的刚度;基于该平台组块跨度大、主梁高的特点,对组块梁格进行了合理规划,保证组块结构具有良好的刚度且传力路径较优,并改进了以往用筋板加强主梁下翼缘的常规做法,提出了采用隅梁增加主梁稳定性的方法,以确保大梁的稳定性;针对半潜式生产平台组块疲劳问题突出的特点,在设计时强调了组块主桁架的保护,提出了优化结构连接形式、设置不可焊接区域等解决措施;完成了组块各类节点的疲劳计算分析,结果表明平台的疲劳寿命满足设计要求;此外,为了提高平台组块疲劳寿命的冗余度,指出了疲劳关键区域建造时的注意事项。本文的相关经验做法可为今后其他半潜式平台设计提供参考。     

半潜式生产平台的大倾角稳性设计

为优化半潜式生产平台的尺度设计,以大倾角稳性研究为基础,分析上部平台型式对半潜式平台稳性的影响,探讨半潜式生产平台与半潜式钻井平台在稳性设计、尺度规划上的区别。从规范衡准角度出发,研究半潜式生产平台主尺度参数对其大倾角稳性及许用重心高度的影响,归纳稳性设计要点:在运动性能较优、甲板面积合理的情况下,应尽可能增加半潜式生产平台的立柱宽度和间距,以弥补其无上浮力体带来的大倾角稳性紧张的问题。提出一种独特的提高平台大倾角稳性的方法。     

半潜平台远洋运输过程总体强度分析

本文对半潜式钻井平台干拖运输过程中的整体强度进行了分析,根据被运输平台的屈服、屈曲强度计算结果,设计和优化了半潜式运输船两舷侧支架结构以及被运输平台和运输船之间支撑木架的拱形,对被运输半潜式平台的立柱和浮体内部进行局部加强,满足了平台远洋干拖运输的整体强度要求。     

半潜生产平台组块在SCR回接时的结构强度分析

根据深水半潜式生产平台的钢悬链立管(SCR)安装方式,有时需要在上部组块甲板上布置立管回接系统。立管回接时上部组块受到很大的安装载荷作用。介绍了深水半潜式生产平台组块在钢悬链线立管回接时的结构强度分析方法,包括计算模型、立管回接载荷施加和组合工况等。并以某平台为例进行了计算,结果表明上部组块的局部结构需要做加强处理。     

半潜式生产平台组块冗余强度分析的简化方法

半潜式生产平台上部组块根据其与船体连接形式的特点可分为承载式和非承载式,对于承载式组块规范要求进行冗余强度评估,对于非承载式组块规范未做要求。本文以一座半潜平台的桁架式组块作为研究对象,研究了冗余度分析的环境条件选择、简化计算方法、关键杆件选取及对组块结构的影响等内容。     

大型半潜式钻井平台结构设计关键技术研究

以BINGO－9000型半潜式钻井平台为依据，重点介绍了平台结构设计应解决的几个主要关键技术问题。展开了对该平台在波浪作用下载荷的分析计算，在此基础上对主体结构进行了三维有限元强度分析。对平台特殊结构和K型管节点及支撑结构和立柱结构进行了专门的强度分析和疲劳寿命分析。同时对主体结构遭受破损后出现极限强度不足而导致结构破坏这一情况，提出了对受损主体结构极限强度分析与可靠性评估的设计思路和方法。通过以上关键设计技术研究，可使平台结构设计更趋安全可靠合理，既具有必须的强度储备，又可减轻结构重量。     

非对称半潜平台结构承载均衡性比较研究

安装、拆解、铺管等海工辅助装备因单侧起重需要,通常采用非对称的结构形式,如此导致平台左右两侧除了固定荷载与作业荷载不同外,受到的环境载荷也存在较大差别,极限承载时平台载荷的不均衡性显著增加.考虑这种"不对称效应"对平台设计的影响,不仅要考虑承载能力是否满足设计许用要求,还要综合考虑结构强弱侧的承载效率问题,即如何同等发挥强弱侧的材料利用率与安全裕度.本文针对半潜非对称平台的结构设计,提出了结构承载能力和材料利用效率的均衡性问题和评估方法.基于某半潜式拆解平台,通过综合比较平台两侧结构载荷、内力及强度响应结果,研究了平台下浮体、立柱部分的承载效率,讨论了结构设计方案的均衡性.研究结果表明,在典型极限承载状态下,非对称半潜式平台强弱侧下浮体剪力和弯矩差别显著,横向分离力接近;立柱部分由于分离力的作用,弱侧弯矩较大.     

超大型半潜式起重铺管平台结构设计研究

结合现行的规范和最新的分析软件,对一超大型半潜式起重铺管平台的水动力性能和结构强度进行评估,为该平台的结构设计提供了重要参考依据。同时,对超大型半潜式起重铺管平台结构设计的关键技术及方法进行了归纳和总结。     

海洋工程船舶直升机甲板模块设计计算

为了实现海洋工程船舶海上紧急救援的功能,对工程船舶上直升机甲板模块的设计进行分析。直升机甲板模块采用外伸的桁架式结构,适用S-92型直升机,主要由管支撑、面板、加强筋、梯道、安全网、着陆网、疏排水系统、消防系统、边界灯等构成。利用SACS软件建立了三维有限元分析模型,对梁、立柱以及板材进行强度校核。通过计算证实外伸的桁架式直升机甲板模块设计能够满足S-92型直升机的起降强度和规范要求。     

陵水17-2气田“深海一号”能源站立柱储油关键技术

"深海一号"能源站是部署在陵水17-2气田之上的深吃水半潜式生产平台,为世界首个深水半潜式立柱储油生产平台。与常规半潜式生产平台不同,该平台需要在立柱内储存最多2×10~4m~3的凝析油,给平台立柱结构设计、平台在位性能、凝析油储卸安全控制等方面带来前所未有的技术挑战。本文基于半潜式生产平台立柱储油面临的技术难题,对立柱凝析油舱的舱容计算及布置方案、装载变化对平台在位性能的影响、平台立柱结构设计与防碰撞分析以及凝析油储卸安全控制措施等关键技术进行了研究。相关成果为"深海一号"能源站的成功研制提供了强有力的技术支持,有效解决了中国南海天然气开发凝析油管网依托设施缺乏的难题。目前该平台已建造完成,即将用于陵水17-2气田的开发。本文所涉及的深水油气开发高端装备技术,为深水油气田开发提供了借鉴。     

陵水17-2气田“深海一号”能源站立柱储油关键技术北大核心CSCD

“深海一号”能源站是部署在陵水17-2气田之上的深吃水半潜式生产平台,为世界首个深水半潜式立柱储油生产平台。与常规半潜式生产平台不同,该平台需要在立柱内储存最多2×10^(4)m^(3)的凝析油,给平台立柱结构设计、平台在位性能、凝析油储卸安全控制等方面带来前所未有的技术挑战。本文基于半潜式生产平台立柱储油面临的技术难题,对立柱凝析油舱的舱容计算及布置方案、装载变化对平台在位性能的影响、平台立柱结构设计与防碰撞分析以及凝析油储卸安全控制措施等关键技术进行了研究。相关成果为“深海一号”能源站的成功研制提供了强有力的技术支持,有效解决了中国南海天然气开发凝析油管网依托设施缺乏的难题。目前该平台已建造完成,即将用于陵水17-2气田的开发。本文所涉及的深水油气开发高端装备技术,为深水油气田开发提供了借鉴。     

半潜式生产平台湿拖拖点结构强度分析

为研究并获得大型半潜式生产平台拖点结构设计与强度分析的通用方法,以深水半潜式生产平台深海一号长距离湿拖为例,基于理论计算与有限元分析相结合的方法,介绍大型浮式平台湿拖拖点设计分析的常规流程。该半潜式平台已安全抵达南海陵水17-2海域,进一步验证拖点结构设计与分析的正确性和可靠性。所建立的一套大型深水半潜式生产平台长距离湿拖拖点的强度分析与设计方法可为今后类似平台的拖点结构设计提供参考和依据。     

简易导管架平台结构设计及选型研究

简易导管架平台指结构型式简单、重量轻、上部设施较少的海洋油气生产平台。为了更好地进行平台结构设计选型,此文设计了一种单腿三立柱结构型式的简易导管架平台,方案一采用独立桩腿型式,方案二采用将主立柱兼作桩腿的型式,分别从静力、疲劳和倒塌三方面进行了结构设计、分析比较和选型研究。分析结果表明,方案一独立桩腿结构型式的导管架力学性能更优,为今后设计类似简易导管架平台提供参考依据。     

半潜式生活服务平台结构设计

结合某半潜式生活服务平台的设计,参考ABS和DNV船级社的相关海工规范,介绍半潜式平台总体设计结构专业的工作内容。阐述在设计初期结构规范校核时设计水压头的选取方法;对比3种设计波选择方法,推荐使用长期统计法确定平台强度的设计波;比较不同设计波载荷对平台强度设计的影响,认为斜浪方向的设计波对平台整体结构设计最重要;总结平台结构高应力区域、易屈曲板架、疲劳热点区域的位置,并指出基本的加强方向。     

深吃水半潜式平台钢悬链式立管的强度性能

在传统半潜式平台的基础上设计深吃水半潜式平台,以达到更好的运动性能。采用三维势流理论,运用SESAM软件对平台进行水动力性能分析;运用HydroD模块对平台进行频域分析得到幅值响应函数等频域参数;运用DeepC模块对平台进行时域耦合分析,得到平台加系泊系统后的时域响应。基于深吃水半潜式平台对配套钢悬链式立管进行强度性能研究,得到立管在各个工况下的最大等效应力及其沿管长的分布。研究表明:半潜式平台在近端偏移状态下,钢悬链式立管产生最大等效应力,立管上部和触地段区域是强度的薄弱环节,触地段区域是钢悬链式立管壁厚等参数的重要控制因素。为深吃水半潜式平台的研究提供参考。