半潜式钻井平台锚链携带量对运动性能的影响研究

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备之一。具备锚泊作业能力的半潜式钻井平台锚链的携带量会引起平台装载工况的变化,从而影响平台的运动性能。为了确定上述影响的程度,采用Sesam软件对某深水半潜式钻井平台作业和生存工况下不同锚链携带量的运动性能进行计算和对比。结果表明:平台锚链携带量对其运动幅值、加速度值和静气隙影响较小。可为今后半潜式钻井平台设计及装载配置提供参考。     

半潜式钻井平台拖航阻力数值分析

半潜式钻井平台是深海油气资源勘探开发的重要装备。因油田内短距离拖航需要,某半潜式钻井平台可能遇到深吃水拖航工况。在此工况下,平台吃水12.5m,浮箱、横撑整体及部分立柱将位于水面以下并引起拖航阻力。采用FLUENT计算了某半潜式钻井平台深吃水拖航工况下的拖航阻力,并与浅吃水拖航工况拖航阻力进行比较。结果表明:拖航速度为2m/s时,该平台深吃水拖航阻力约为1 000kN,其中浮箱约占50%,立柱和横撑各占约25%;深吃水拖航阻力约为浅吃水拖航阻力的2～3倍。研究结果可为今后半潜式钻井平台的船型设计提供参考。     

基于可燃冰开发的深吃水半潜式平台水动力性能分析

以应用于1 500 m作业水深的深吃水半潜式平台为研究对象,通过水池模型试验对水动力性能进行深入研究,并且与某典型浅吃水半潜式平台进行对比。结果表明,深吃水半潜式平台纵摇、横摇和垂荡固有周期显著短于传统浅吃水平台,在波频范围内前者运动响应大幅减小,在作业海况下最大摇摆运动为1.54°、最大水平运动为13.12 m,具有良好的运动性能,能够满足深海可燃冰开发的工程需求。     

具有不同浮箱端部形状的半潜式钻井平台运动性能对比

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备,通常有两个浮箱作为提供主要浮力的组件,不同的船型设计会采用不同的浮箱端部形状,可因此会影响平台的总排水量并改变平台的运动性能。该文以某半潜式钻井平台为研究对象,分别对尖形、半圆形、倒角方形三种代表性浮箱端部形状的船型方案进行了运动性能计算,并对计算结果进行了横向对比。结果表明,在主尺度不变的前提下,相对于尖形端部浮箱而言,半圆形、倒角方形端部浮箱有利于提高的整体装载能力,同时平台的运动性能没有显著改变。     

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。     

深水半潜式钻井平台防台措施探讨

中国南海台风频发,给海洋油气资源安全高效的开发带来了一定的挑战。随着近海石油资源的日益减少,未来海洋石油开发将逐渐聚焦深水区。深水半潜式钻井平台是南海深远海重要的钻井装备。因中国南海台风强度大且其产生经常出人预料,在某些平台无法紧急撤台的情况下,如何有效避台或减小台风对平台造成的损失是工程设计人员必须面对的问题。以某座深水半潜式钻井平台为研究对象,详细分析了深水半潜式钻井平台避台原则及防台措施,并讨论了调整平台艏向对减小平台整体受力的影响。采用三维势流理论和时域耦合分析方法计算平台在不同吃水下的总体性能,分析对平台系泊张力及运动性能的影响,探讨通过改变平台吃水而降低系泊系统的受载,从而避免系泊系统破坏的可行性,最终得到可指导平台操作的结论。     

深水半潜式钻井平台总体强度分析

以某新型第六代深水半潜式钻井平台为分析对象,依据三维绕射理论计算波浪诱导载荷与运动,采用谱分析法确定设计波参数,进行了自存、作业等装载情况下21个波浪工况的波浪载荷预报,并建立三维有限元模型完成了平台结构总体强度分析。结合波浪载荷预报及结构分析结果,提出了计算工况选取原则及控制总体强度的关键因素,可为今后深水半潜式平台的结构设计、总体强度分析、选取疲劳强度典型节点及形式优化提供参考。     

深水半潜式钻井平台钻井能力及应用效果分析

研究了深水半潜式钻井平台钻井的作业能力,对比分析了国内第六代深水半潜式钻井平台与其他国内半潜式钻井平台以及国外典型第六代深水半潜式钻井平台的主要参数,并总结了该钻井平台实际钻完井的作业情况;比较了国内主要半潜式钻井平台及国外半潜式钻井平台在南海深水钻井作业的情况。比较结果表明国内第六代深水半潜式钻井平台建井周期、作业时效等参数均优于其他钻井平台,说明该钻井平台的钻井作业能力不仅优于国内其他钻井平台,而且也优于国外典型的第六代半潜式钻井平台。     

半潜式起重拆解平台吊载过程中配载及稳性优化

以右舷配备2台2200 t起重机的半潜式起重拆解平台为例,建立稳性计算模型,对起重机吊载工况进行模拟。分析在艏吊、艉吊和联合吊等3种工况下平台在吃水一定时的横纵倾变化,并运用快速调载的方式将平台调平,给出调平后的配载方案,同时分析不同工况下的稳性。研究结果表明:起重机联合作业时的稳性较差,可以通过降低重心的方法提升平台的稳性。     

超深水半潜式钻井平台设计技术创新与应用

中国南海环境条件恶劣,夏季强台风频发,冬季突发性风暴不断,内波时隐时现,对深远海作业的半潜式钻井平台的安全性、总体性能、作业效率等方面均提出了非常高的要求,南海超深水半潜式钻井平台的设计面临多项世界级的技术挑战。结合南海超深水半潜式钻井平台的研发过程,重点叙述在南海内波流载荷、甲板可变载荷、慢漂运动预测、简化疲劳分析等方面取得的创新性成果,并对南海超深水半潜式钻井平台的总体方案加以介绍。通过多项重大技术创新攻关,最终研发出世界首次针对南海特殊环境条件、具有自主知识产权的超深水半潜式钻井平台新船型。平台作业水深3 000m、钻井深度10 000m、可变载荷9 000t,稳性和结构强度满足南海200年一遇环境条件要求。与世界先进的同类平台相比,其运动性能和作业性能优良,平均钻井作业时效较国际同类平台提高10%,综合技术指标世界领先。     

极限波浪作用下半潜式平台水动力特性

针对在极限波浪作用下的半潜式海洋平台的水动力特性,采用基于边界元法的AQWA水动力学软件对其进行数值模拟研究。建立某半潜式海洋钻井平台的三维水动力频域分析模型,通过数值计算得到平台的附加质量、辐射阻尼和运动响应;通过Cumins法将频域计算结果转换引入时域分析模块,建立平台的三维水动力时域分析模型,计算平台在工作和自存工况下的时域水动力响应,并将低频响应与波频响应进行对比,同时计算与校核在两种工况下的系泊绳系泊力,并由此优化设计确定平台的系泊系统;采用确定性设计波法确定在不同工况下的设计波,通过接口命令流将波浪载荷映射在平台整体结构上,由此可以得到平台在不同工况下的波浪载荷;给出半潜式海洋平台水动力计算及分析的系统性方法及实例,对半潜式海洋平台初步方案设计具有一定的参考价值。     

3000米深水半潜式钻井平台运动性能研究

应用SESAM程序系统研究了4种深水半潜式钻井平台的运动性能。首先建立深水半潜式钻井平台的三维水动力模型,然后采用Morison公式和势流理论相结合的方法进行计算分析,获得了半潜式钻井平台运动响应的传递函数和固有周期。在此基础上,结合我国南海海况资料,应用频域分析法对深水半潜式钻井平台运动响应进行了短期预报。研究结果对深水半潜式钻井平台船型的选择有参考意义。     

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。     

辅助钻井作业系统及总体运动性能的基本要求

本文简要介绍了辅助钻井技术的基本概念、发展历史及优势,概况了辅助钻井操作过程的四种典型工况以及辅助钻井时的工作界面,给出了一型半潜式辅助钻井平台的主要参数。以TLP生产平台为例,提出了辅助钻井作业时总体运动性能设计的主要考察指标及时域分析的关键技术,最后对辅助钻井作业的水池模型试验给出了一些指导性建议。     

深水半潜式平台垂荡运动计算研究

势流理论对水的粘性的忽略以及半潜平台的小水线面特性,导致计算的垂荡运动幅值在共振频率附近远大于实际运动幅值。基于考虑水的粘性对平台运动的影响,将粘性阻尼系数引入刚性浮体波浪诱导运动计算方程的粘性系数矩阵,对半潜平台垂荡运动进行预报。运用此方法以某型深水半潜式平台为例进行计算,将计算结果和试验结果进行对比,对比结果表明该方法可以在不需要加入人工阻尼的前提下有效预报半潜式平台在共振区的垂荡运动。     

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.     

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。     

半潜式钻井平台改造升级技术分析

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备。我国目前有13座半潜式钻井平台在役,世界上有243座半潜式钻井平台在役,平台数量的增多需要有更多的维护升级技术做支持。为了提高平台的作业性能,提高平台的投资产出比,半潜式钻井平台在全生命周期中通常会经历多次升级改造。研究分析了半潜式钻井平台的常见改造升级目的,举例论述了几种主流平台改造方案,分析了不同改造方案对船体结构的影响。针对我国现役半潜式钻井平台,提出了几点改造升级建议,为平台的升级改造及退役再利用提供参考。     

深水半潜式平台聚酯缆张紧式系泊研究

该文主要研究了聚酯缆张紧式系泊在深海作业条件下的相关性能。首先总结聚酯缆材料的非线性伸长特性及规范法规的相关要求,针对1 500m作业水深下的半潜式平台的相关参数设计了聚酯缆材料的张紧式系泊系统,并对系泊系统在作业工况和自存工况下进行了时域耦合动力分析,根据规范对平台运动位移和线张力采用不同轴向刚度值进行模拟,分析了单根破断对耦合系统的影响,并校核计算结果,发现完全符合规范要求。     

基于API标准的浮式平台塔形井架有限元计算

半潜式钻井平台的塔形井架承载大、高度高、工况恶劣,需重点校核其变形和应力。以某塔形井架结构及海洋环境数据为对象,建立井架有限元模型,采用API Spec 2C—2004规范确定井架的等效计算载荷,通过ANSYS软件模拟计算设计载荷作用下井架的变形位移及应力分布。结果表明,井架可满足正常作业工况下的强度要求;但在设计生存工况下井架的最大变形发生在井架顶端,达到30.28mm,最大应力发生在井架地脚与平台连接处,达到305 MPa,接近材料的屈服极限,需要引起高度关注。研究结果可为半潜式钻井平台井架设计计算与安全评定提供一定的参考。