深远海半潜式风电安装平台及锚泊系统设计

随着中国海上风电场开发建设逐步向深远海推进,基于近海风电场装运分离的安装模式已难以满足深远海风电场建设需求。针对深远海海上风电场施工难题,研发了一种装运一体化的半潜式风电安装平台及锚泊系统。围绕稳性和水动力性能确定了半潜式平台主尺度,确保其稳性满足规范要求,同时又保证其在迁移、作业和自存工况具有良好的运动性能;基于时域耦合分析法对平台作业工况和自存工况的锚泊性能进行了分析,验证了锚泊系统的安全性。研究结果表明,所设计的半潜式风电安装平台及锚泊系统可满足10MW+机组在深远海的装运要求,为深远海海上风电开发和海工装备建造提供了参考方案。     

推进器辅助锚泊模式下半潜式平台锚地抗台风能力分析

针对半潜式钻井平台在锚地防台风这一特定工况,选取我国南海港外锚地典型海洋环境条件,采用锚泊分析配合平均载荷缩减法,并考虑动力定位系统推进器性能的影响,建立了平台-锚泊系统耦合时域动态分析模型,分析了半潜式钻井平台在浅水海域恶劣海况条件下有无动力定位系统辅助时的锚泊状态,并依据API RP2SK规范对其综合抗台风能力进行了评价与分析,结果表明推进器辅助锚泊模式可以有效改善锚泊系统受力状况,并显著增强平台综合抗台风能力。本文研究方法及结论可为同时具备锚泊及动力定位系统的浮式结构物在抗台风时的工程设计及实际作业提供参考。     

考虑多种波浪工况的半潜平台总体强度分析

半潜式平台总体强度分析中,典型波浪工况的确定对平台结构的安全性具有重要影响。根据规范和目前波浪载荷工况的研究成果,同时结合对半潜式平台结构特性和高应力区域的分析,确定了多个剖面下的危险波浪载荷工况,采用规范推荐的基于谱分析的随机性设计波法和长期预报法对目标半潜式平台的自存工况进行水动力载荷预报,得到设计波参数,并计算平台结构响应。通过对各个载荷工况下的结构应力结果分析,得到了控制平台总体强度的关键波浪工况和两种设计波方法下结构响应的差异。该文研究成果可供类似结构的深水半潜式平台整体强度分析参考。     

考虑内波流影响的南海八号钻井平台锚泊能力分析评估

南海八号钻井平台在我国南海某油田钻井作业时,遭遇了内波流的作用,对平台的锚泊系统和钻井作业产生了一定的影响。结合南海特有的内波流环境条件,分析评估了南海八号钻井平台的锚泊能力。首先对平台的锚泊系统配置、海洋环境进行了介绍,然后就平台原设计环境条件进行了锚泊能力评估,平台水动力计算依据三维势流理论,采用挪威船级社DNV的Hydro D和Deep C软件,对南海八号半潜式钻井平台进行了水动力分析,并建立了平台系统耦合运动空间离散有限元模型的动平衡方程。重点评估了内波流作用下平台的定位能力,分析了平台遭遇不同内波流流速下平台的偏移、锚缆张力、锚的水平载荷,提出了可供平台作业方参考的工程建议。     

半潜式钻井平台电气系统设计要点

半潜式钻井平台是深海油气资源开发的重要装备,电气系统对平台的钻井作业、位置保持、人员生活具有重要作用。该文阐述了半潜式钻井平台电气系统的基本构成,并结合设计案例讨论了设计依据、设计工况、负荷分析、主电源选取、配电系统设计、接地方式、谐波治理与抑制、电气设备布置等方面的问题,同时探讨了动力定位与锚泊定位两种半潜式钻井平台电气系统的主要区别与特点。     

深水钻井平台与分段组合锚泊系统耦合分析

由于水深的增加,在风浪流载荷作用下,采用分段组合锚泊系统定位,平台移动范围可能超过安全作业区域范围,极易导致钻井隔水管破坏,从而影响钻井平台正常作业。采用分段组合锚泊设计系统,考虑了钻井平台与锚泊的耦合作用,应用AQWA软件建立了981深水半潜式平台三维水动力模型。在此基础上,以南海风、浪、流载荷为背景,在不同锚泊系统顶部倾角情况下,分析锚泊线的张力和平台的偏移量。分析结果表明,在百年一遇的极端载荷下,半潜式钻井装置的锚泊线安全系数为1.73,大于API标准1.67且锚泊线张力值小于破断载荷,平台在水平面的最大偏移值超过了正常作业区域,但还在最大连接工况10%范围及最大自存工况范围内。在此锚泊系统的作用下,钻井装置在1 500 m水深时能在百年一遇的极端天气中生存,其锚泊系统的设计组合合理,满足锚泊线强度及平台定位安全的要求。     

基于抵消周期设计的干树半潜式平台水动力性能研究

基于抵消周期设计了干树半潜式平台,并对其水动力性能进行了研究。深吃水式干树半潜式平台不采用垂荡板等附属结构,将干式开发系统和半潜式平台的优点相结合。通过对结构主尺度的优化来降低平台的垂荡响应,使其能够支持干采油树系统。采用三维势流理论,运用SESAM软件对干树半潜式平台进行了水动力性能分析。运用HydroD模块对平台进行频域分析,得到平台附加质量、势流阻尼、幅值响应函数等参数。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。     

半潜式平台横装干拖运输结构强度分析

为保证半潜式平台远洋干拖过程中平台及垫木的结构安全,采用水动力软件对半潜船及半潜式平台整个系统进行运动响应分析并组合4种典型工况,采用有限元软件对半潜式平台及垫木进行结构强度分析。计算结果表明,在满足设计的最大有义波高条件下,半潜式平台及垫木的结构强度满足规范要求。半潜船载运半潜式平台在设计的最大有义波高的海况指导下航行,顺利完成该航次任务,验证技术的可靠性,为保证半潜船装载类似超大型货物的结构安全性提供一定的参考价值。     

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。     

台风作用下锚泊定位半潜式钻井平台动力特性研究

南海台风活动频繁,严重影响着锚泊定位半潜式钻井平台的作业安全。采用水动力学计算软件 ANSYS-AQWA,基于三维势流理论和莫里森方程,建立了平台-锚泊系统耦合动力分析模型,开展了台风作用下的平台漂移分析和锚泊系统安全性评估。分析结果表明:当锚泊系统完整时,平台的平均漂移量与最大漂移量均超出API规定的许用值,需停止钻井作业并准备解脱,但锚链不会发生断裂。如果锚泊系统中安全系数最小的锚链发生断裂,平台的漂移量明显增大,锚泊系统最小安全系数明显减小,局部情况下锚链易相继断裂并造成连锁反应。研究表明,提出的相关方法和得出的结论可为极端天气下锚泊定位浮式装置的安全评估提供参考。      

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。     

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。     

半潜式医疗平台设计及水动力性能分析

采用模块化设计思路,提出半潜式医疗平台开发新思路。借助计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)技术对病房通风系统的效果进行数值模拟,并对比不同方案通风系统的效果。在最佳设计方案的基础上,进一步分析半潜式医疗平台在复杂海洋环境中的水动力学响应,重点分析其水动力性能对人员舒适程度的影响规律。结果表明：当进风口与排风口布置在同侧时,通风效果对伤病员最佳;该医疗平台具有良好的水动力性能,可满足医疗工作的稳定性要求。     

南海深水钻井平台锚泊系统预张力优选研究

根据不同工况对锚泊系统的不同要求,确定锚泊系统性能优化的设计变量、优化目标和约束条件等。以南海某深水半潜式钻井平台为例,采用ANSYS-AQWA软件建立平台-锚泊系统动力耦合分析模型,根据现场环境载荷划分工况,并采用AQWA-DRIFT模块进行时域分析,得到各个方向上平台的最大漂移量、平均漂移量及系泊线最小安全系数等结果。基于作业工况安全作业窗口最大的优化要求,以及现场对平台漂移量和系泊线安全性能要求的优先级顺序,确定作业工况下的最优预张力范围;选取某极限工况,基于极限工况系泊线安全系数最大的优化要求,确定极限工况最优预张力范围。     

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.     

深水半潜式生产平台锚泊定位系统配置简述

国内对于深水半潜式生产平台锚泊定位系统的研究尚处于早期阶段,该锚泊定位系统属永久定位范畴,与移动式锚泊定位差异较大。介绍深水半潜式生产平台的锚泊定位形式及锚索收放装置、锚索、锚固等主要定位设备组成,全面阐述当前国际上典型深水半潜式生产平台的锚泊定位系统配置,并介绍不同设备组成的国产化现状。     

深水半潜式钻井平台锚泊定位系统简述

通过对锚索布置、布锚及锚泊系统主要设备的介绍,阐述深水半潜式钻井平台的锚泊定位系统.     

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。     

水深对半潜式平台运动响应及设计波的影响

该文采用Morison方程和绕射理论相结合的方法,在不同水深情况下运用挪威船级社开发的SESAM程序,对半潜式海洋平台进行了水动力分析。依据有条件的建模方法（CMA）和一次逆可靠度方法（IFORM）确定百年一遇波高一周期的等概率曲线,设计了一组百年一遇波浪海况,用于平台进行水动力分析和短期预报。对某半潜式平台在不同水深下进行了运行响应分析和纵向剪切力等六个波浪载荷分析预报,计算了平台结构极限强度分析的设计波。     

深海半潜式平台选型研究

以第六代半潜式平台为母型,建立了4个半潜式平台模型,通过水动力性能、稳性、拖航阻力和用钢量的对比研究,为设计时半潜式平台的选型提供参考.