冰环境条件下平台结构设计相关问题探讨

在总结冰环境条件下固定式平台结构设计经验的基础上,探讨了适用于渤海的抗冰平台结构形式,如导管架结构总体布置、平台飞溅区结构支撑形式、隔水导管和立管结构布置、冰区钢结构材料选取要求等。结合目前平台冰载荷计算方法,分析了平台结构设计中面临的主要问题和挑战,对渤海冰环境下平台结构的优化设计提供了有益的参考。     

冰荷载对导管架海洋平台的作用研究

介绍了冰荷载的类型和计算方法,并以渤海海洋平台为例,进行了阻塞冰荷载作用下平台整体极限承载力分析,得到了结构抗冰能力曲线。同时,还利用动冰力模型研究了冰激平台振动。     

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。     

埕北G4A井口平台倾斜度的控制

埕北G4A平台位于埕岛油田边缘,整个平台由井口平台、生产平台、生活平台及已建成的埕北G4单井平台四个部分组成。其中井口平台为四腿导管架桩基平台,由于环境资料及钻井要求不同与区域内其他平台差别较大,尤其是钻井作业对导管架的倾斜度提出了严格要求。为满足这一要求,需从导管架的预制和安装要求、导管架防沉板的计算分析及井口隔水管导向筒结构形式等三方面掌握井口平台设计中倾斜度的控制方法。     

渤海新型抗冰导管架平台研究

根据渤海海洋平台长期现场监测结果,对渤海海域冰与导管架平台相互作用问题进行了系统研究,指出冰激结构振动是目前渤海冰区导管架平台的主要危害。应用冰激导管架平台冰激振动及动冰力研究成果,对新型抗冰振平台设计方案进行了分析。对适用于导管架平台的冰激振动控制装置进行了理论分析与实验研究。在新建JZ20-2NW平台的设计建造中应用了上述研究成果。新建平台现场监测结果分析表明,新型平台比以往平台具有更好的抗冰振性能。     

极端冰况下的导管架平台解决方案

针对在严寒地区海冰对导管架平台结构的冲击这种特殊海况,提出了一种新型抗冰结构形式--正倒三角形简易导管架平台结构,使用模态和冰激理论进行计算机模拟,考虑风载的影响因素,对比新老平台结构进行了冰振反应分析,探讨了这种结构对减轻冰力和结构反应的作用.结果表明能有效地减少冰板对平台的冲击.     

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。     

海上桩基导管架平台投资匡算模型

桩基导管架平台是目前渤海海域油气资源开发应用最广泛的平台型式之一,其投资对前期研究快速方案比选结果具有较大决定作用。针对方案快速比选阶段设计数据有限的情况,根据桩基导管架平台组成模块、施工流程,逐项分析桩基导管架平台投资主要影响因素,建立了桩基导管架平台投资匡算模型。以渤海油田某新建平台为例,对匡算模型进行了实例验证,测算结果与后期按照详细技术资料估算结果差异率为7.3%,满足方案快速比选阶段的准确性要求。     

埕岛油田导管架平台抗震安全性能分析与研究

为保证超期服役海上采油平台的地震安全,通过对胜利埕岛油田海上平台结构构件、导管架焊缝、桩腿海生物、桩基冲刷、防腐系统、平台标高和倾斜度,以及结构振动特性方面的检测,结合平台建造竣工图纸和海洋工程地质调查资料,建立起平台结构的有限元分析系统模型,按8度地震烈度对平台进行地震反应分析,根据API RP 2A规范进行平台结构强度校核.某平台校核结果表明,平台结构在地震载荷作用下的安全系数较高,可以满足抗震要求.     

基于等效刚度矩阵的导管架平台安全可靠性分析

结合胜利埕岛油田导管架平台，探讨了在海水均匀腐蚀和受冰载荷作用条件下，造成浅海导管架平台构件损伤的原因；开发出构件等效刚度的计算模块，进行了平台结构强度分析，并运用有限元法计算平台在环境载荷下的极限承载力；对导管架平台进行了安全可靠性分析。     

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。     

基于自激冰力的导管架平台冰激振动计算

考虑海冰的自激性质,根据冰力的抗压强度与加载速率之间的关系曲线以及结构振动与冰流速之间的相对运动关系,确定海冰的自激冰力,计算高40m导管架平台的冰激振动响应;提供平台自激振动的一种分析方法,可用于导管架平台的冰激振动预报.     

东海三种井口平台桩基受力特性分析

4腿8裙桩井口平台按导管架腿斜度可分为单斜式、双斜式与斜变直式3种形式。桩基受力特性是平台的重要性能。以SACS程序为分析工具,基于非线性土壤/桩基/结构交互分析,研究了这3种形式平台的桩基受力特性。通过桩基受力影响因素分析,提出了改善桩基受力的措施,可为该类平台的导管架与桩基设计提供参考。     

滩海油田开发生产中的抗冰技术

总结了我国滩海油田的冰情及其抗冰问题。介绍了自持抗冰能力的浅海油田固定式生产设施,如人工岛、混合(混凝土)结构重力式平台、抗冰锥形主体桩基平台等的结构、应用范围及应用实例。论述了浅海油田海上平台和设施的外设抗冰防护技术,包括抗冰桩;以抗冰桩为骨架的模块化自稳式(堆积冰重力式)防冰堤;以混凝土沉箱防冰堤模块为骨架的模块化重力式防冰堤;由防冰堤和桩基平台组成的浅海油田生产设施;坐底式钻井平台的水下基台。提出了发展滩海抗冰技术的建议,今后应加强和完善冰情的监测和资料的积累,加强冰情及抗冰技术的研究。     

极端冰载荷作用下自复位导管架式海洋平台有限元分析

以渤海辽东湾JZ20-2导管架式海洋平台为模型,提出海洋平台体外加设预应力拉索的减振措施。利用有限元软件Abaqus对海洋平台进行极端冰激载荷下的动力时程分析,对比分析海洋平台在不同冰载荷和预应力下的位移与加速度响应。数据分析表明,预应力的大小是影响海洋平台抗振性能的最主要因素,预应力拉索可较好地控制不同工况下海洋平台的动力响应,具有良好的减振效果与自复位性能。     

海上废弃桩基平台导管架拆除方法初探

为做好导管架拆除的前期技术储备,综合国内外废弃桩基平台拆除的发展状况,初步探讨了废弃桩基平台导管架拆除的要求和方法.建立了导管架三维模型,运用有限元方法分析了导管架切割、吊装过程中的稳定性和强度,为指导导管架拆除提供理论参考依据.     

导管架平台结构动力优化设计

为减轻导管架平台的质量,降低制造费用,对导管架平台进行了结构动力优化,其目标是寻找一组最优的圆钢管的外径和壁厚,使得整个导管架结构的质量最小.在建立了优化模型后,利用零阶法,以动冰载荷作为主要的环境载荷,对导管架平台进行结构动力优化,经过多次迭代计算,获得了显著的优化效果,使导管架的质量下降了22.55%,同时也表明了优化方法的有效性.此方法对于导管架平台结构设计有一定的参考价值.     

渤海平台设计冰荷载计算的回顾及考虑

介绍在等同采用APIRP2N规范中有关海冰条件及海冰荷载部分规定之前,对固定平台设计中海冰荷载计算公式的应用及设计冰荷载的选取,特别是当固定平台前沿形成堆积冰后,使冰板以组合形式破碎,降低了海冰对结构物作用力的情况下对设计冰荷载的考虑.     

新型北极冰区半潜式钻井平台及其系泊定位能力分析

为降低北极海上油气勘探开发成本,迫切需要适合北极作业的海洋工程装备。针对这一问题提出一种可以用于北极海上钻井作业的新型半潜式钻井平台概念。该平台采用6立柱双浮筒形式,平台立柱上部设计为倾斜形式以降低作用在平台上的冰载荷。为保证破碎后的海冰不影响钻井作业,平台设计立管防护装置和锚链防冰装置。分别对平台设计条件、主尺度、系泊系统设计情况进行介绍,并采用商业分析软件对平台在夏季和有冰季节的系泊定位能力进行分析。分析结果表明：该半潜式钻井平台可在北极夏季开阔水域和冬季海面结冰情况下进行钻井作业;平台可在1.0 m厚的海冰作用下保持作业能力,在1.5 m厚的海冰作用下保持自存能力;平台系泊定位能力满足北极钻井作业的要求。