变截面立柱张力腿平台船体结构整体强度评估

张力腿平台的设计需要兼顾在位运动性能与建造方案的可实施性。通过研发一种变截面立柱张力腿平台并进行结构设计,阐述了平台设计载荷与设计工况,给出了应用有限元方法进行结构强度评估的流程,采用设计波法完成了在位极端工况下船体结构总体强度分析,结果显示平台各组件结构应力满足设计要求。证明此种张力腿平台在保留立柱圆形截面提供良好位运动性能的前提下,通过采用变截面立柱结构设计形式减少空船吃水可以满足国内建造场地及航道的要求。     

张力腿平台张力腿焊接工艺

依托中海油拟建的流花16-2/11-1张力腿平台(Tendon Leg Platform,TLP)建造项目,对TLP平台的关键结构——张力腿的焊接技术进行初步研究。针对张力腿结构及母材特性、焊接工艺要求及强度韧性指标等一系列要求,结合国内外张力腿焊接研究现状及青岛公司现有场地资源,对张力腿的焊接工艺进行研究,经验证,该工艺满足相关技术指标。     

深水张力腿平台的结构形式

通过对三种不同的张力腿平台结构设计形式的分析,明确了各种结构形式的特点,提出了关于张力腿平台结构形式不断优化这一方面的研究发展方向。     

张力腿平台丛式立管钻完井作业窗口分析方法

针对张力腿平台(TLP)钻完井过程中丛式立管的作业安全问题,基于HUSE尾流模型和切片分析理论,考虑丛式立管之间的干涉作用,建立了TLP丛式立管系统力学分析模型,确定了TLP丛式立管钻完井作业准则,并提出了TLP丛式立管钻完井作业窗口分析方法及流程。以我国南海某深水油井为例,开展了TLP丛式立管钻完井作业窗口及其影响因素分析,结果表明:TLP丛式立管钻完井作业窗口总体上呈倒锥形,在低流速区域受立管最大弯曲角度限制,在高流速区域受立管最大等效应力限制;钻井液密度对立管钻完井作业窗口的影响较小,顶张力和立管间距对TLP丛式立管系统的钻完井作业窗口具有显著影响,顶张力不足会导致TLP丛式立管在高流速区域无法作业,立管间距设计较小会引起立管碰撞进而导致TLP钻完井作业失败。本文研究成果可为我国南海TLP丛式立管钻完井作业安全管理提供参考。     

张力腿平台电力系统应用研究

张力腿平台(Tension Leg Platform,TLP)是一种通过张力腿系统固定在海底的浮式海洋平台。张力腿能够保证平台在风、浪、流的作用下保持位置并限制平台的运动。电力系统设计是海洋工程众多领域中的一个专业,而电力系统研究对于张力腿平台在位安全作业起着至关重要的作用。该文提出了张力腿平台电力系统设计的基本原则和设计要求,其理论分析对同型平台的设计具有一定指导和借鉴意义。     

张力腿平台海上安装技术研究

张力腿平台(TLP)是一种垂直系泊的顺应式平台,其主要工作原理是通过平台自身的浮体结构,产生远大于平台自重的浮力,从而使张力腿产生预张紧力。张力腿平台的结构形式使其海上安装方式有别于传统的桩基式导管架平台,但其相关技术一直被国外公司掌握并垄断。结合500 m水深油田生产装备TLP自主研发课题,研究了张力腿平台海上安装的各个环节与关键技术,系统详细地阐述了张力腿平台的安装方案作业流程,有助于打破国际关键垄断,突破关键技术。同时,也为我国南海深水张力腿平台的进一步研发与施工奠定理论基础和技术储备。     

TLP平台张力腿干涉分析研究

为验证相邻张力腿在安装阶段和在位阶段是否发生碰撞干涉,需进行张力腿干涉分析。采用FLEXCOM和SHEAR7软件,在考虑VIV效应和尾流效应的情况下,对某油田有4个立柱、每个立柱有2根张力腿的平台进行了安装阶段和在位阶段的干涉分析。结合张力腿海上安装方案,选取张力腿T8和T1、T2和T3完成绑扎布置之后处于自由站立状态作为典型工况进行分析,结果表明,此张力腿布置满足施工和在位干涉分析要求。最后指出,在设计过程中,如果张力腿发生干涉现象,可通过调整临时浮筒尺寸、绑扎布置或增加扰流装置以降低VIV效应等手段来消除干涉。     

张力腿平台总体尺度规划研究

张力腿平台总体尺度规划研究对我国南海深水油气开发具有重要意义。从平台功能要求、系统设施、总体布置、重量控制、船体和张力腿尺寸设计以及平台总体规划流程等方面阐述了张力腿平台总体尺度规划中需要考虑的基本内容。平台的总体尺度规划是张力腿平台设计中最基础的工作。张力腿平台对整个系统的平衡要求严格,整个系统的布置、尺寸等对重量的变化十分敏感,而且平台对于有效荷载的可调余量非常有限,因此一个有效的初始总体规划至关重要。     

张力腿平台钻井支持模块结构有限元分析

为了对张力腿平台上部钻井支持模块进行较为精准的结构有限元分析,必须采用合理的方法模拟张力腿平台的运动对上部模块产生的影响。为此,采用SEASAM软件建立张力腿平台的水动力分析计算模型,通过计算得到张力腿平台X、Y、Z这3个方向的极值加速度和加速度时程曲线。采用ANSYS软件建立该平台上部的钻井支持模块结构有限元模型,以对结构施加惯性力的准静力方法来考虑平台运动对上部模块产生的影响,通过对比分析论证了准静力方法的合理性。最后使用准静力方法对各工况下的钻井支持模块进行结构有限元分析,得出上部钻井支持模块的结构强度和变形均满足要求。研究结果可为张力腿平台上部模块结构设计提供研究思路。     

张力腿平台长距离湿拖研究

TLP平台的海上运输、安装均属高技术、高风险、高难度作业,其长距离湿拖则更具挑战性。以流花油田某TLP平台长距离湿拖为例,在给出了适应中国海域TLP平台长距离湿拖设计尝试方案的基础上,计算了TLP平台的拖航力,配置了湿拖资源(包括拖轮选型及配合方式),并对整个运动过程进行了数值分析。模拟计算结果表明,该尝试方案给出的关键设计参数均满足设计要求,可为我国TLP长距离湿拖工程实践提供指导。     

张力腿平台波浪载荷计算

根据张力腿平台的结构形式将平台本体简化为浮式、截头、直立柱群。应用匹配渐进和特征函数展开法得到流场速度势的半解析解，采用改进平面波法计算了张力腿平台本体在不同参数组合下的绕射波浪载荷的解析解。     

张力腿平台拟静态分析

纵荡、垂荡等运动模态对张力腿内张力变动影响显著,为了确定张力腿内张力变动与两个运动模态的关系,采用非线性拟静态分析方法对该问题进行了研究。通过分析给出张力腿平台本体水平偏移、垂直下沉、张力腿内张力变化、水平外力等重要参数之间的相互关系,可初步进行定性和定量分析,对平台的初步设计有一定参考作用。     

张力腿平台上部组块总体布置研究

张力腿平台作为主要的深海石油平台形式之一,得到了广泛的应用,其结构主要由上部组块、船体、张力腿和桩基础等组成。上部组块总体布置对张力腿平台功能的实现,重量重心的控制,船体总体性能的优化起到举足轻重的作用,因此需要对上部组块的总体布置进行深入研究。本文首先介绍了张力腿平台的特点及类型,以中国南海某油田张力腿平台开发方案为实例,对张力腿平台上部组块总体布置要点进行系统分析总结,为我国深海张力腿平台的设计提供参考。     

海洋导管架平台结构极限强度分析方法

以HZ26-1平台为例,根据附近海域的特点选定环境载荷,考虑P-Delta效应这一几何非线性因素,利用SACS软件进行计算,分析平台结构的非线性失效特性,得到所分析平台导管架的储备强度系数,可以定量地确认平台的安全余量,为结构完整性的维护做理论支持。     

南海张力腿平台气隙计算方法

气隙是张力腿平台性能的重要指标之一。通过对张力腿平台气隙设计要求及影响因素进行分析,给出了张力腿平台气隙预报模型。以流花16-2油田为例,结合张力腿平台前端工程设计研究项目,采用气隙简化估算公式、数值模拟和模型试验相结合的方法进行了气隙计算。计算结果表明,在前期工程设计或初步设计时,可采用本文给出的简化估算公式快速计算气隙,对于最终设计气隙,建议以数值模拟和模型试验相结合的方法来确定。本文提出的张力腿平台气隙设计方法可为南海今后类似张力腿平台设计提供借鉴。     

流花油田张力腿平台模块钻机结构设计研究

针对国内第1个TLP开发方案,即流花油田项目的 FEED设计阶段,使用SACS软件对钻机的DES模块和DSM模块的各种工况进行结构设计校核,重点关注运动加速度对模块钻机结构的影响。此外,结合张力腿平台的操作需求,对3种猫道形式(斜猫道、举升猫道和水平猫道)进行比选,确定使用水平猫道的方案。通过对水平猫道进行计算校核,最终选择PG600的焊接梁作为水平猫道根部结构与钻台面连接,其最大名义应力比为0.95;选择H250X250的H型钢作为次要结构,其最大名义应力比为0.77,综合结构效率较高;水平猫道最大变形出现在端部,为9.2 cm,小于最大允许变形10.8 cm,说明其结构可以满足设计要求。研究结果可为浮式平台模块钻机的设计研发提供参考。     

张力腿平台钢桩精就位技术研究

随着我国进军深海油气田的步伐日益加快,深水张力腿平台(TLP)的安装任务日益临近,与传统的导管架平台不同,TLP平台没有类似限定钢桩位置的导管架结构,因此,钢桩的精确就位方式成为了TLP平台安装的关键技术。针对500 m水深油田生产装备TLP自主研发课题,研究了传统的钢桩精就位方案,并结合我国南海海床地质特点,设计了适合我国海洋地质的整体基盘式深水钢桩精就位安装方案。并利用ORCFLEX软件,对钢桩精就位过程中的运动进行了分析,模拟了流速、浪高和波浪周期对钢桩运动的影响,选定了适合钢桩安装的天气窗口参数,为深水TLP平台的进一步研究和开发提供了理论依据和技术储备。     

南海张力腿平台涡激运动响应研究

张力腿平台(TLP)是一种深吃水的立柱式平台,南海流速特征可诱发其较大的涡激运动,影响立管和张力腿系统的设计。从南海张力腿平台的前端设计项目出发,对涡激运动产生机理、关键特性进行论述。同时,结合拖曳实验,发现TLP平台在与来流垂直的方向上会发生的最大涡激运动响应,且存在锁定区间。研究工作对张力腿平台的工程设计具有借鉴意义。     

海上平台导管架腿柱结构强度和稳定性分析

根据南海北部大陆西区气田的分布情况,为更经济和绿色地增加气田的产量,需要新增立管连接2个气田平台。以支撑平台导管架的腿柱结构为研究对象,采用7套复合材料背负式管卡安装立管,并考虑腿柱实际受载工况,分析当管卡在不同位置时导管架腿柱结构强度和屈曲稳定性。借助所构建的SACS计算模型,验证在水深88 m下,采用7套复合材料背负式管卡时,海洋平台导管架腿柱结构的安全性和可靠性,为在相同工作环境下平台腿柱结构的设计提供参考。