深水半潜式钻井平台水下设备作业虚拟仿真教学平台构建

深水油气钻井与陆地及浅水的同类作业存在显著差异,给海洋油气工程专业学生的现场实习、实践带来了诸多困难。为加深学生对深水油气钻井工程装备的认知,采用虚拟仿真技术,构建还原度高、实战性强的深水半潜式钻井平台水下设备作业虚拟仿真教学平台,实现隔水管运移存储及下放、隔水管与上部升沉补偿装置及底部立管总成的连接、水下防喷器结构及安装等功能,帮助学生在无需前往深水平台的前提下、在虚拟环境中系统掌握水下设备的操控方法及作业程序,提升学生的深水钻井作业的工程实践能力。

风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能的数值模拟

通过数值模拟方法,研究风浪联合作用下深水半潜平台的耐波性能。该方法通过建立风速与波浪相干函数模型,利用该模型获得当前深水半潜平台不同工况下风速与海浪的关系,再计算风浪联合作用下深水半潜平台的海浪作用力和风作用力,以2个数值为基础,构建深水半潜平台耐波性能数值模拟模型,在不同情况下模拟风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能。实验结果表明:该方法可在不同波浪周期时,模拟风浪联合作用下深水半潜平台的横荡和垂荡数值,在波浪周期较小时,垂荡与横荡数值也较小,深水半潜平台的耐波能力较强;风浪角越大,在波浪周期相同时深水半潜平台的垂向弯矩数值越大,其耐波能力则较小。

深水半潜式生产平台电缆密封贯穿装置的设计研究

深水半潜式生产平台电缆密封贯穿装置的设计至关重要,相比以往的常规钻采平台、上部模块等设计要求更高。本文通过深水半潜式生产平台“深海一号”的建造设计经验,对深水半潜式生产平台电缆密封贯穿装置的设计有关注意事项进行总结,对指导深水半潜式生产平台电缆密封贯穿装置的设计有重要参考意义。

基于深水半潜式生产平台的多元载荷因子分析

深海油气资源在石油能源领域开采所占比重不断增大,深水半潜式生产平台在深海油气生产作业过程中得到广泛使用。海洋环境复杂多变,深水半潜式生产平台在作业过程中,主体结构不仅受到重力、浮力、舱体压力、系泊力等多种载荷,平台也极易遭受风、浪、流等环境载荷,多种载荷的联合作用极易对平台结构造成强度损伤。本文建立半潜式生产平台有限元模型,结合三维势流理论和莫斯森公式,借助Aqwa-Line模块计算得到系泊力、波浪力。通过建立深水半潜式生产平台力学模型,计算得到主体结构浮力,舱体压力,进行风洞试验,得到风载系数、流载系数,计算得到风载荷、流载荷。通过对半潜式生产平台联合载荷的分类计算,得到特定工况下半潜式生产平台遭受载荷大小,以期为半潜式生产平台强度安全计算提供载荷依据,实现多载荷因子作用下平台强度快速高效校核。

某深水半潜浮式平台建造过程大肘板施工风险控制

由于深水半潜式生产平台设计服役时间长,海上工作环境恶劣,在海上遭遇风、浪、流载荷形式复杂,半潜浮式平台大肘板作为船体“骨骼关键点”,主要分布在船体的NODE、COLUMN、PONTOON等关键区域,在船体结构中起到承上启下的作用,尤为重要。为了保证半潜浮式平台30年不进坞的设计要求,船体大肘板区域的焊缝焊接质量是关键。本文基于某深水半潜浮式平台船体建造过程,探讨了大肘板施工过程质量控制,总结出船体大肘板现场施工过程中质量控制要点,对半潜浮式平台、FPSO建造过程质量控制具有重要参考意义。

深水半潜式平台模型试验与数值分析

以一座工作水深为1.5 km的深海半潜式钻井平台及其锚泊系统为例,对其在280 m等效截断水深锚泊系统系泊下的6自由度运动和锚链受力进行模型试验研究,缩尺比取为1∶70.采用非线性时域耦合分析法对原深海半潜式钻井平台系统进行数值分析,并将模型试验和数值分析结果进行比较.结果表明:等效截断水深锚泊系统在静力方面可较好地模拟全水深锚泊系统,动力相似上的不足导致其锚链受力最大值与全水深锚泊系统的相差较大;截断水深模型试验对全水深锚泊系统系泊下的半潜平台运动响应的预报较为可信,而平台锚系的受力情况需辅以数值模拟进行研究.

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F&GExD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。

深水半潜式平台系泊系统设计研究

随着海洋平台逐步向更深水域的发展,系泊系统设计成了深海平台开发的关键问题之一。该文主要采用时域计算方法对系泊系统进行动力响应分析,给出了深水半潜式平台系泊系统的基本设计方法,并对2 000m水深的半潜式平台系泊缆索进行了8根与12根锚链线的系泊方案的对比分析,结果表明系泊方式不同,锚泊线的张力,系统的运动响应都受到了一定程度的影响。

深水半潜平台锚泊辅助动力定位系统功率消耗研究

以一艘半潜平台为例,对其推力器和锚泊系统进行合理的布置,在给定的环境载荷条件下,研究其在1 500 m水深时的定位情况。对比分析单独使用动力定位以及锚泊辅助动力定位系统等的定位能力及功率消耗。分析结果表明,在满足定位精度要求的前提下,如果单独使用动力定位,平台消耗功率过大,不够经济;使用锚泊辅助动力定位,则效果最佳,是较理想的定位方式。

深水半潜平台框架强度分析研究

随着作业水深和可变载荷的不断增大，深水半潜式平台立柱和浮筒的框架尺寸也在不断加大，进而使得框架强度的重要性日益提高。本文提出一整套详实可行的深水半潜平台框架强度分析方法。该方法分为三个不同的评估阶段和类型：首先，建立平台的整体三维板梁组合模型，对平台框架进行屈服强度及屈曲强度分析；然后，从整体有限元模型中截取局部框架模型，并对模型作进一步的细化处理，分析其在不同舱室压力和静水压力载荷作用下的强度；最后，依据相关船级社的规范对框架的基本尺寸进行校核。本文以某新型深水半潜平台为例，对其立柱框架进行实例计算分析，用以论证本文所提出方法的实用性。通过本文的探讨和分析，为以后类似的工作提供一定的参考依据。

深水半潜式钻井平台关键部位波浪载荷敏感性分析

以我国第一艘拥有自主知识产权的第6代深水半潜式钻井平台为目标平台,基于线性三维绕射理论,采用线性载荷谱分析法和有限元法,在前人进行总体强度分析的基础上,选取2个典型组合工况分析了连接平台主体结构的关键部位对波浪载荷的敏感性,分析结果可为半潜式平台的波浪载荷分析、疲劳节点选取等提供参考。

基于裂纹扩展原理的深水半潜平台疲劳寿命分析

深水半潜平台长期承受波浪等各种载荷的交互作用,疲劳热点部位极易产生裂纹扩展而导致整体结构失效,因此有必要对半潜平台基于断裂力学方法进行疲劳寿命分析.文中首先对半潜平台进行整体强度分析,然后根据计算结果,选取立柱与横撑连接处为关键节点,并建立关键节点的有限元精细模型以进行疲劳热点应力分析,最后在关键节点危险节点处依据ABS规范定义初始裂纹,根据裂纹扩展原理计算平台关键节点的疲劳寿命.分析结果显示:该平台的疲劳寿命符合规范要求,但因该部位长期受波浪载荷和海水腐蚀作用,所以应当是日常检修和维护的重点.

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。

深水半潜式平台结构关键节点疲劳破坏机理试验研究

深水半潜式平台结构在深海环境荷载及作业动荷载的作用下容易产生疲劳损伤累积,加速疲劳裂纹扩展,导致结构发生疲劳破坏。对深水半潜式平台横撑部位的两类关键节点进行了疲劳试验研究,分析了关键节点的疲劳破坏现象、疲劳破坏过程以及疲劳裂纹扩展规律。试验结果表明:应用规范给出的裂纹扩展模型和参数估算关键节点的疲劳寿命低于试验所得的疲劳寿命,说明应用规范给出的裂纹扩展模型和参数估算节点的疲劳寿命比较安全;根据疲劳试验结果建立的关键节点的S-N曲线参数与DNV规范给出的较为吻合;关键节点焊趾处的ε-N关系曲线可以反映出关键节点疲劳破坏的三个阶段破坏规律。研究结果为有效地预测平台结构关键节点的疲劳损伤程度,及时进行维修加固延长结构的使用寿命提供参考。

深水半潜平台波浪载荷计算的设计波方法研究

采用确定性设计波法、随机性设计波法和长期预报三种不同方法对深水半潜平台波浪栽荷计算进行研究。综合考虑了波陡、海域、回复期、波浪谱形式等因素对设计波结果的影响,对不同方法的计算结果进行了对比分析。针对南海海域工作的深水半潜平台波浪载荷计算方法提出合理建议,分析结果可为同类半潜平台波浪裁荷计算提供参考。

深水半潜式钻井平台动力定位建模与仿真

针对海洋结构物的过程对象模型中水动力系数较多且较难获得准确的数值,运用控制对象模型代替过程对象模型来模拟海洋平台动力定位时的动态响应.采用模块法对半潜式平台主要的水上建筑以及水下建筑进行了不同标准构件模块的离散,通过叠加各离散构件的载荷获得风与海流的总载荷.应用所建立的模型对981钻井平台在待机工况与作业工况进行了动力定位的时域仿真,仿真结果表明模型切实可行,可以用于动力定位的实时模拟与系统调试.

深水半潜式平台锚泊系统风险分析流程研究

为保证深水钻井作业过程中锚泊系统的安全性,降低事故发生率,提高事故应急处置能力,基于故障树、工作安全分析等风险分析方法,并结合锚泊系统自身特性,设计深水半潜式平台锚泊系统风险分析流程。依据钻井作业周期顺序,从抛锚、钻井作业及起锚阶段设计锚泊系统作业风险分析流程。搜集统计锚泊系统常见事故类型,设计走锚风险分析流程,建立走锚事故应急程序。结果表明:所设计的锚泊系统风险分析流程能够弥补现有锚泊系统风险分析的不足,为开展锚泊系统全生命周期内的风险分析提供理论指导,为其它锚泊系统风险相关研究提供参考。

深水半潜平台压载水系统水锤载荷动态分析

在半潜平台管路系统运行过程中,水锤载荷产生的压力波对管系造成重大危害,影响整个系统的正常运行。运用CAESAR II建立深水半潜平台压载水系统有限元模型,把水锤基本方程计算得出的水锤力作为加载力,计算出动静态组合工况下管系的最大应力。通过分析应力报告,找出压载水系统管系中设计不合理的位置点,并提出修改,保证管系安全运行。

深水半潜式支持平台靠泊海洋生产平台碰撞场景

以典型的深水半潜式支持平台为研究对象,利用水动力分析软件SESAM探讨平台在不同吃水、波浪条件和碰撞方向对最大碰撞速度的影响,得到波浪与速度的关系。与船舶的经验公式进行对比可知:波浪对速度的影响较小,可为海洋平台靠泊碰撞风险评估提供一定价值的参考。

深水半潜式钻井平台井架经济性分析

介绍了一个半井架钻机和双井架钻机的概念,并对两种不同井架结构的钻井平台效率指数从不同钻井作业模式进行了详细的对比分析,得出了双井架比一个半井架的效率指数高6%～10%的结论;结合建造费用、投产后日租费用、日常操作费用等利用动态经济效果评价方法建立了数学模型,利用净现值指标对建造两种不同形式井架的经济性进行了分析,得出两种井架形式的净现值趋势图,为公司投资决策提供参考。