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。     

基于SACS的半潜平台组块总装临时支撑布置实践

在桁架式半潜平台组块建造过程中,总装垫墩的布置不仅要考虑组块总装过程中地基承载力要求,避免不均匀沉降,也要考虑避免塌腰变形的问题。此外,还要结合组块甲板片分片总装顺序、组块建造高度,以及一层甲板下管线电仪等其他专业支架位置等,布置一层甲板下总装垫墩支撑管。结合组块整体的变形,通过SACS软件模拟分析,对存在变形过大风险的节点,采取增加总装垫墩的方法,对单个垫墩能力采用AISC规范进行柱状构件压杆失稳校核。最后,分析得出满足要求的总装支撑布置。     

大型组块高位建造重量转移方法与工期研究

海洋平台浮托组块重量转移是组块施工过程中一个非常关键的环节,在陆地建造与拖拉装船中起到承上启下的作用,施工风险及难度均较高,重量转移工作能否顺利按时完成,直接关系到组块出海时间。重量转移实施工期与采用的设备、天气情况、施工准备情况等诸多因素有关,针对采用高位建造的大型组块陆地重量转移的方法和步骤进行研究,并以已建造完工的东方13-2CEPB组块为例,对重量转移实施计划和实际执行进行对比分析,得到一种重量转移工期定量评估方法,具有一定的推广价值。     

平台上部组块套井口安装技术的分析及实践

浅水海域井口平台按上部组块吊装套井口的方式进行安装的项目仍较多。为降低油气开发成本,平台的井口间距变得越来越小,增加了海上吊装施工风险。组块吊装套井口技术成为影响海上安装施工效率的关键技术。依托涠洲12-2/11-4N油田二期开发工程项目,对组块套井口从安装设计到海上安装施工进行了具体分析。主要借助Inventor软件建立模型,计算组块套井口作业净间距,从海上施工资源、环境荷载对船舶及结构物稳性的影响、锚系布置等方面进行了分析论证。结合分析结果采取了必要措施,在海上顺利完成了组块套井口施工作业。     

海上平台组块风道噪声特性及降噪措施分析

海上平台组块房间风道及其设备运行过程中产生各种噪声,对操作人员甚至是水下鱼类等造成不同程度的影响,有必要对海上平台组块噪声控制提出更高要求。综合湍流脉动与风机空气激励耦合作用,建立平台组块风道噪声计算模型,利用FW-H方法分析通风系统中风道噪声对平台房间声压级影响;基于统计能量(SEA)法,构建平台组块房间SEA模型,分析SEA子系统内损耗因子和子系统间耦合损耗因子,并预报组块房间噪声动态分布状况,确定典型工况噪声传播路径及主导分量,对超标房间采取降噪措施以达到噪声控制的目的。结果表明:海上平台组块的风道噪声多处在中低频段,且对组块房间总声压级影响较小;低频噪声传播较远,高频噪声衰减较快,远处房间主要受低频空气噪声和结构噪声影响。由此,针对空气噪声和结构噪声分别设计隔声和隔振措施,平台组块房间均满足国家标准要求。     

固定式海上平台组块吊装计算方法研究

固定式海上平台的上部组块的吊装设计计算是其结构设计的关键。本文针对某国际项目组块的吊装设计进行研究,研究了组块吊装计算方法。采用SACS软件对比计算了分配力法与分配力系数法对组块吊装计算结果的影响,总结了两种计算方法的优缺点及实用性,为今后工程计算奠定了基础。     

海洋平台上部组块机械设备动力响应评估

海洋平台上部组块机械设备动力响应评估是保障其结构安全和设备平稳运行的重要手段。针对某海洋平台复产方案中新增空压机和增压机的振动问题,制定了海洋平台上部组块机械设备振动评估技术流程,采用ANSYS软件建立该平台上部组块有限元模型,基于提出的分析流程,计算得到平台结构的自振特性。分析了平台结构的位移响应频谱,在修井和防窜两种作业条件下,分别对平台增压机和空压机不同组合工况下的振动响应进行评估。研究结果表明:增压机和空压机的激振频率均远离平台自振频率,不会引发共振;平台结构在不同工况下的振动速度和振动加速度均满足规范要求,复产设计方案可行;平台最大响应工况为增压机与空压机B组合同时运行,实际工作时,建议以空压机B为备用设备。研究结果可为海洋平台复产计划的顺利实施提供技术保障。     

固定式平台上部组块风载荷研究

固定式平台上部组块结构复杂,难以通过统一的公式精确计算平台的风载荷,也难以考量平台模块间的遮蔽和干扰效应。为此,以南海某固定式平台为例,借助国内先进风洞实验室,对平台上部组块进行风洞试验,测定其在全风攻角下的风压分布、各模块的体型系数以及风载荷;并基于CFD技术对其进行数值仿真,将风洞试验结果、数值仿真结果和规范公式计算结果进行对比分析。分析结果表明:风攻角对风压系数、体型系数以及风载荷影响较大,不同风攻角下平台各个模块风压系数和体型系数不同,其值在0.1~2.2范围内变化;数值仿真与风洞试验在计算平台平均风压分布、结构体型系数以及风载荷时比较接近,随风攻角的变化趋势亦基本相同,且仿真结果较风洞结果对风攻角的变化影响反映更加细致。考虑到风洞试验的高昂成本以及模型缩尺的影响,对大型导管架上部组块结构风载荷精细评估时,建议采用数值仿真代替风洞试验。所得结论可为我国导管架平台结构设计和结构安全评估提供参考。     

海洋平台结构单重及优化

以固定式导管架中心平台组块结构单重的统计数据出发,通过数值分析方法,给出2种组块结构中影响结构单重的因素,从杆件截面与承载能力对应关系、杆件应力水平和结构整体方案等3个方面对组块结构轻量化进行分析和论证,提出海洋平台组块结构重量优化的几种途径,推荐焊接H型钢截面及焊接结构钢管的尺寸选择范围供海洋平台设计者参考。     

南堡35-2CEP组块Floatover安装方式探索

介绍一种大型组块的安装方式Floatover法。此种安装方式将安装的组块固定在驳船上,运输组块的驳船进入导管架,系泊稳定就位后通过驳船的升降设施将组块荷载转移到钢桩即可。探讨了Floatover安装和组块、导管架设计及驳船选择的关系。     

陆丰7-2油田导管架平台上部组块低位浮托安装关键技术

针对南海陆丰7-2油田所处的海域海水较深、海况条件恶劣的实际情况,提出利用低位浮托技术安装导管架平台上部组块,为此研究了上部组块腿与导管架腿对接技术、上部组块低位浮托载荷转移技术、组块提升和载荷平衡技术、上部组块陆地试提技术等多项关键技术,并在该油田导管架平台上部组块浮托安装作业过程中得到了成功应用,为油田顺利投产创造了必要条件。     

FPSO单点上部组块轴承更换技术的研究与实践

本文以曹妃甸油田"海洋石油112"FPSO单点维修改造项目为例,研究了FPSO单点上部组块轴承更换技术。对两种轴承更换方案在施工风险、工期及对单点结构影响等方面的综合分析,确定了最佳施工方案。对上部组块采用开工艺孔、外转筒提升旋转、下放等方法解决了轴承更换过程中上部径向轴承拆除难度大、安装精度高、扭矩筒下放易导致轴承二次损伤等一系列施工难题,同时以项目实践介绍了轴承更换的施工流程及关键工序。实践结果表明,FPSO单点上部组块轴承更换技术能够安全、高效实现上部组块轴承的更换,可对今后类似单点上部组块轴承维修工程提供借鉴和指导。     

锦州9-3油田CEPD平台万吨级组块极浅水海域浮托安装技术

锦州9-3油田CEPD平台万吨级组块浮托安装作业水域中心水深仅8.9 m,若采用常规方案浮托安装则面临驳船触底风险。为克服极浅水条件对大型组块浮托安装的挑战,对该油田CEPD平台组块浮托安装方案进行了论证,详细分析了方案实施的技术要点,采用水池模型试验方法对组块浮托过程中驳船的触底情况及浅水效应对驳船运动特性的影响进行了研究,并借鉴以往项目经验采取了相应创新设计及辅助措施,成功解决了万吨级组块极浅水海域浮托安装的难题,实现了我国海洋工程极浅水域高位浮托的突破,对后续浅水海域油田开发以及新型导管架的设计具有重要借鉴意义。     

海上固定平台生活楼模块舾装减重影响因素分析与建议

国内海洋工程正逐渐向深水领域发展,海洋平台重量成为影响其经济性的关键因素之一。平台组块重量会极大地影响下部结构重量,而生活楼是平台上部组块中的重要组成部分。通过分析90人生活楼各类舱室家具及舾装材料的重量,提出合理使用重量轻、性能好的新型材料,使舾装重量减轻,从而实现平台组块结构重量的减轻,提高海洋平台下部结构的经济性。     

海上平台大型组块吊装风险应对措施研究

本文以我国某海上平台大型组块吊装为例,详细分析了组块吊装的风险和应对措施,可为海上平台大型组块吊装设计提供参考。     

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

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。     

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。     

被动式浮托结合牵引提升安装南中国海大型平台组块

针对南中国海平台组块海上安装实际情况,开创性地提出了大型组块低位浮托结合牵引提升就位的安装设计方法。综合考虑组块重量、南中国海域环境特征、安装船舶特性等因素,对海上牵引提升的方式及被动式低位浮托技术进行了深入分析。同时,从经济性和安全性等方面,系统地阐述了组块低位浮托安装的适应性和海上牵引提升的可操作性。该方法丰富了南中国海大型组块安装设计技术,其理论分析和海上安装的顺利实施对同型平台的海上施工具有重要的指导意义。     

分体式吊装对导管架基础竖向承载特性影响的数值模拟

以庄河海域3 000吨级海上升压站为例,基于Abaqus有限元软件建立海上升压站导管架基础模型,进行海上升压站上部组块分体式吊装对导管架基础竖向受荷特征影响规律的数值模拟研究。结果表明：采用分体式吊装方案后,升压站基础总沉降量比整体加载方案小,但基础沉降不均匀;升压站基础承受的竖向载荷与整体加载方案相比差别不大;升压站基础桩身变形略大于整体加载方案,相对容易导致桩周土体发生破坏。 虽然分级加载方案与整体加载方案相比对导管架基础的承载特性有一定的不利影响,但考虑到施工成本,可采用分体吊装方式进行施工。研究成果可为海上风电类似工程提供参考。