第七代超深水海洋平台钻机双井架的等强度多目标优化

为了解决第七代超深水海洋平台钻机双井架结构笨重、安全系数小、变形大和材料使用率低等设计不合理的问题,基于等强度理念对双井架进行了优化设计:参照API Spec 2C-2004标准并采用有限元法,分析了双井架在典型工况下不同杆件截面参数时的应力、位移变化规律;以双井架质量、最大应力、最大位移和不同高度段的应力差异程度为优化目标,采用单因素与响应曲面法进行杆件截面参数优化,获得了最优截面参数组合。研究结果表明:①初步设计的双井架在风暴自存工况下安全系数小于API Spec 4F-2013要求的1.67,最大位移大于规范允许值l/400,在井架的下支柱和顶部横杆处最危险;②双井架应力随高度升高而减小,在设计双井架时应偏向从低到高考虑杆件截面强度;③双井架最终优化方案满足各典型工况要求,较之于原方案,质量、最大应力、最大位移和不同高度段应力的最大偏差率分别降低16.18%、29.25%、29.35%、67.67%,提高了材料利用率。结论认为,采用单因素与响应曲面法相结合的等强度多目标截面参数优化方法,对于双井架结构参数优选和相关井架设计具有指导意义。

第七代超深水半潜式平台天然气井喷扩散模型试验与数值分析

针对深水钻井过程中天然气井喷失控扩散问题,以我国在建的第七代超深水半潜式钻井平台为研究对象,开展了井喷天然气射流与扩散规律研究。首先,基于几何和动力相似理论,设计了模拟试验系统,得到了钻台区不同采样点处可燃气体浓度随时间变化规律;然后,采用基于计算流体动力学理论的通用FLACS系统,建立了平台尺度空间内井喷天然气扩散后果数值仿真模型,并对二者进行了对比分析,结果表明模型试验和仿真结果具有一致性,FLACS数值仿真计算结果直观且精度较高,所建立的数值模型可用于分析井喷可燃气体的扩散规律;最后,以数值模型为基础,研究了平台所处区域典型风场的风向和风速对可燃气云扩散范围和运动方向的影响规律,分析了不同工况下的扩散危险区域,并从工程应用角度提出了风险控制与应对措施。本文研究结果可为我国第七代超深水半潜式钻井平台合理划分钻台区域上部模块危险区提供参考。

半潜式钻井平台化学品健康风险评估

针对半潜式钻井平台在设计过程中的化学品使用情况,基于NORSOK标准对平台上使用的化学品进行健康风险评估方法研究,对固有健康风险类别和暴露等级进行识别,制定风险等级。结合第七代超深水钻井平台设计过程中对危险化学品的存储和使用条件,全面识别风险防控措施,从而达到良好的化学品健康安全水平。