桁架桩腿自升式平台齿条相位差分析研究

在就位过程中,桁架桩腿自升式平台会产生齿条相位差,在桩腿与平台主船体接触位置产生极大的附加弯矩,导致平台主体下导向位置的桩腿撑管发生屈曲失效。本文以某平台为研究对象,采用ANSYS软件建立平台三维时域有限元模型,并通过生死单元技术实现自升式平台升船过程实时模拟与RPD值预测;根据RPD值的变化情况将升船过程划分为4个主要阶段。在此基础上,对3种风速工况下平台RPD变化特性进行分析,从而判断升船阶段风速对RPD的影响。依据掌握的RPD与桩腿应力的变化规律及许用RPD值,提出一套RPD控制方法,为确保平台就位升船作业安全提供依据。

自升式钻井平台桩腿RPD的应用研究与探讨

自升式钻井平台在插桩、升船、预压载或降船作业等工况下,当遇到环境载荷过大、海底地质不佳等情况,会引起桩腿RPD(齿条相位差)值偏大,甚至有可能造成巨大的经济损失及人员伤亡。在介绍了RPD的定义、分类、计算原理、受力分析、测量方法、成因、超标危害等基础上,对某平台RPD超标进行详细的分析,描述了案例平台RPD设定值、定位插桩过程、桩腿受损调查、RPD值超标的原因分析、平台的修理等。最后指出,平台在定位插桩、升船、降船、预压载作业时应做好海调报告、地调报告、插桩压载方案、RPD超标风险控制预案等工作;平台插桩遇到“鸡蛋壳”地层时,压载作业应采用单桩多组压载或漂浮压载,做好存在穿刺风险的桩腿倾斜RPD超标、平台倾斜超标的应对措施。

自升式平台压载作业桩腿侧向滑移的极限RPD

对“踩脚印”过程的齿条相位差(Rack Phase Difference,RPD)计算原理进行研究,推算适用于桩腿侧滑的RPD计算方法;采用有限元分析方法模拟桩腿在不同方向、不同距离的侧滑,计算自升式平台桩腿、升降系统以及固桩区结构强度,确定平台系统的临界极限能力;通过搜索,最终确定平台“踩脚印”时的极限RPD值。将RPD理论应用于自升式平台“踩脚印”插桩过程,当桩腿变形接近临界值时,RPD监测系统报警并提醒作业者及时调整平台插桩状态,可有效减少桩脚的侧滑风险,对设计者和作业者有很强的指导作用,具备较高的应用价值。

偏心受压工况下自升式平台桩腿力学性能研究

为了研究自升式平台桩腿在升船状态下桩靴偏心受压时的力学性能,用梁单元模拟桩腿的弦杆和撑杆,用多点运动耦合单元模拟桩靴,用弹簧单元模拟桩腿-导向接触,通过调整多点运动耦合单元的控制点位置来模拟桩靴受力中心的变化。在0°、15°、30°、45°、60°等5个特征角度下研究了桩腿的力学响应,提出了一种极限偏心距的计算方法并验证了其正确性。最后分析了该桩腿的许用偏心受压区域、桩腿的应力分布规律、齿条相位差和桩腿姿态。运用的建模方法和分析思路可为自升式钻井平台现场操作和桩腿设计提供理论指导。

自升式钻井平台的发展综述

简要回顾了自升式钻井平台的发展历程,列举了当前主要深水自升式钻井平台的参数,最后总结了新一代自升式钻井平台的发展趋势。