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。

“深海一号”半潜式生产储油平台长距离湿拖方案论证

针对“深海一号”半潜式生产储油平台拖航方案设计及工程实施面临拖航距离远、拖航路径环境恶劣、拖船资源选择少,以及作业风险高等众多技术难题,通过对比分析平台干拖和湿拖方案,重点分析湿拖过程中的拖航路线、平台吃水、湿拖阻力、拖船配置等关键技术问题,通过水池模型试验验证该方案的可行性,顺利实施了“深海一号”平台的长距离湿拖工作。

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。

十万吨级深水半潜式生产储油平台船体建造过程控制分析

分析十万吨级深水半潜式生产储油平台船体建造过程中的相关技术要求,针对建造过程中的关键工序钢结构杆件下料尺寸控制、疲劳节点预制控制、脚手架辅助搭设、建造过程精度管理、船体管线总装过程中的难点等进行详细分析,总结出有效的控制建议,为后续类似浮体产品建造提供宝贵经验。

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。

基于多平台训练的海洋平台极短期运动预报研究

在风浪流等环境条件的共同作用下,浮式海洋平台会在六自由度方向上进行摇荡运动,进而对海上作业安全构成了严峻的威胁。准确的运动极短期预报,可以作为输入条件,提高运动补偿装置的性能;另一方面也可以提供及时的实时预警信息,指导安全作业。深度学习算法是指模型通过对现有的数据进行学习,在大量的训练后使得其能够提取到数据的特征,进而能够根据输入数据对未来进行预测。通过对若干海洋平台的模型试验数据进行学习,建立了基于长短期记忆神经网络(LSTM)的深度学习模型。模型实现了对未来20~40s内的垂荡和纵荡运动的精确预报,预报精度总体可达到80%~90%以上,并以此对模型的输入、输出窗口长度以及波浪相位差开展了敏感性研究。通过多平台混合训练得到了输入、输出窗口长度以及波浪相位差三者间的合适比例关系,并以此为基础拓展了预报时间长度,为深度神经网络模型给出了推荐的构型参考。

基于现场监测的“深海一号”能源站在役动力响应状态评估

海洋浮式平台面临台风等复杂的海洋环境条件,准确掌握浮式平台在役动力学状态,对保障平台在役安全具有重要意义。以半潜式平台——“深海一号”能源站为例,开展了环境特征和平台服役动力响应状态评估。基于现场风、浪、流环境监测数据,发现实测风速极值在0~5年回归周期内大于设计条件,5年及以上回归周期则小于设计条件;实测波高频率成分变化显著,固定波浪参数的设计环境条件难以反映波浪的时变特征;实测海流剖面各层流向不同,与传统均匀流、剪切流或梯度流的设计环境条件形式均不一致。进一步通过波浪荷载时频拟合方法,建立了在役浮式平台完整环境荷载矢量时程,通过全耦合动力学计算发现,相同环境条件下设计数值模型的平台运动幅值大于平台真实运动,其原因在于上部设施变动等因素导致了浮式平台的物理参数发生了改变。研究实现了对半潜式平台服役状态的有效评估,证明了“深海一号”能源站设计的安全性和合理性。研究结果为在役浮式平台现场安全保障运维提供了依据,并为未来浮式平台设计优化提供了参考。

“深海一号”平台聚酯缆系泊系统设计

为实现聚酯缆系泊系统在中国南海首次应用,分析“深海一号”半潜式生产储油平台特点和入级规范对聚酯缆系泊系统的要求,从总体方案、单根系泊缆构成、计算分析方法等方面进行设计,结果表明,在南海的环境条件下,该聚酯缆系泊系统满足规范和项目实际要求。

基于特征选择的半潜式平台故障信号探究

“蓝鲸2号”第七代深水半潜式钻井平台,其工作环境恶劣且远离港岸,故保障平台的平稳运行和安全是重中之重。该平台电力系统警报信号特征种类众多、特征重要程度模糊,仅利用单分类器方法无法准确划分故障警报信号,因此,引入集成学习算法并结合特征选择技术,提出基于支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)的Bagging-AdaBoost分类模型(SRBA),用于解决多特征分类问题。结果显示提出的SRBA集成学习算法综合分类正确率达96%,在分类精度上优于Bag⁃ging、AdaBoost、Bagging-AdaBoost分类器对比模型,该方法具有较高的稳定性和分类准确度,是一种更为有效的分类手段。

半潜式生产平台(SEMI)应用与发展趋势

目前海上油气资源开发的主要手段是采用浮式生产装置。本文介绍了半潜式生产平台(SEMI)的主要优点,如:甲板面积大、装载能力强、有利于生产设备的布置等。SEMI主要由水下浮体、立柱、平台主体(甲板)、支撑物等组成。针对现有SEMI的不足,国外一些设计公司提出了一些新型的SEMI的概念。

基于南海环境的半潜式生产储油平台船体结构疲劳设计及应用

南海环境下板壳式浮体结构的疲劳现象严重,在30 a不回坞寿命需求下的半潜式生产储油平台船体结构疲劳设计面临巨大的挑战。开展半潜式生产平台疲劳计算分析,结合平台特征给出船体结构疲劳热点区域,分析不同规范的疲劳要求及改善建议,研究适用的结构疲劳改善措施,对不同设计方案进行对比分析,给出延长肘板趾端、角焊缝、对接焊缝疲劳寿命的施工方案,制定平台在位检验手段及计划,并在船体建造中通过高质量的施工及检测手段保障建造质量。疲劳设计成果在项目建造中成功实施,为平台在位安全运行提供重要保障。

半潜式生产平台关键设备防火保护罩设计

对半潜式生产平台关键设备防火保护展开研究,介绍防火保护罩的设计因素、设计步骤和相关注意事项。防火保护罩的应用可提高关键设备的防火性能,保障海上人员的生命安全。

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。

深水半潜式平台内悬挂钢悬链线立管提升过程模拟

对悬挂于半潜式生产平台内侧的钢悬链线立管(Steel Catenary Riser,SCR)的安装过程进行研究,给出对应的SCR张力转移、提升和横向牵引就位方案。采用数值方法对上述过程进行模拟分析,分空管和注水两种工况给出SCR顶部张力、平台缆绳与旁通最小净距和立管顶部倾角结果,以进一步验证所提出安装方案的可行性,同时给出对应的立管提升系统的最大张力需求基准。基于研究成果完成的立管提升方案应用于超深水油气田项目“深海一号”,进一步验证所提出方案的可行性。

深水半潜式生产平台建造精度控制要点

南海某深水半潜式生产平台有着超大跨距的桁架式上部组块以及带立柱储油功能的下部船体,其大跨距、超高度的典型特点给深水半潜式平台整体建造精度控制带来极大挑战。通过制定整体的精度策划方案,重点对总装搭载、立柱顶部支撑管、插尖导向等关键位置进行精度控制方法研究,对环境温度、焊接收缩等影响精度的数据进行收集、分析,进而调整优化精度控制方案,形成一整套适用于深水半潜式生产平台建造精度控制的技术方法,保证深水半潜式生产平台建造精度满足设计要求,为上部组块与下部浮体大合龙的顺利完成奠定基础。

深水半潜式生产及凝析油储存平台风险分析及实践

深水气田开发投资大、风险高,而我国深水气田开发缺乏经验,更加突显风险管理的重要。综合HAZOP、HAZID、SIL和改进专家统计分析法等风险分析方法,从常规风险和特有风险两个方面建立了深水天然气开发及凝析油储存平台风险管理流程;重点开展了半潜式平台的火灾爆炸、立柱储存大容量凝析油、国内资源建造、首次聚酯缆、首次大直径SCR和缺乏深水经验等因素导致的特有风险分析;从项目管理、船体结构、立管、系泊系统、船体系统和平台调试等方面,充分识别了该平台的潜在风险,并给出了主要风险应对措施,从而有效实施风险管理,给工程设计和实施提供了指导,可供今后深水气田开发工程的风险管理参考。

波浪激励下系泊缆阻尼特性

2阶波浪力对深水半潜式平台的影响较为显著,尽管其数值上比1阶波浪力小很多。由于2阶波浪力频率与深水半潜式平台纵荡的固有频率相近,2阶波浪力会导致平台发生大幅度的水平偏移。因此,如何限制深水半潜式平台慢漂运动幅度成为了研究的重点。在此背景下,整个系统提供的阻尼起主要作用。当低频情况下,系泊缆阻尼占系统总阻尼的80%。在数值模拟过程中,系泊缆阻尼被认为是恒定的,其大小由影响系泊缆阻尼的拖曳力系数来确定。通过采用三维动态时域有限元的方法准确计算系泊缆阻尼,可以更加精准地研究波浪激励下的系泊缆阻尼特性。利用该算法的优势,可以针对波浪激励下的系泊缆阻尼,比较同一根缆不同部分、不同浪向以及不同系泊布置下等因素对系泊缆阻尼数值和动力响应的影响,为海洋石油生产平台系泊系统的设计提供参考。

“深海一号”能源站开发模式关键技术研究与应用

为获得国内1500m水深区域的深水油气开发,国内展开了深水油气资源开发关键技术研究,在半潜式生产储油平台方面实现了重点技术突破和工程实践。“深海一号”能源站研究了“水下生产系统回接深水半潜式生产储油平台”开发模式,研究了半潜式生产储油平台母型船设计、半潜式生产储油平台陆地建造、钢悬链立管连接、聚酯缆系泊等关键技术,通过工程实践获得我国南海1500 m水域高产油气。该文对“深海一号”能源站“水下生产系统回接深水半潜式生产储油平台”开发模式进行了总结,并分析了“深海一号”开发模式下气田开发中后期水下生产系统升级的潜在需求,推动“深海一号”开发模式在南海深水、超深水油气开发中深入应用。

深水半潜式生产平台船体通风空调系统设计

针对半潜式生产平台船体通风空调系统的组成和原理,通过对国内外浮式装置船体通风空调系统设计的技术比选,结合实际工程项目,介绍了船体通风空调系统的设计思路,重点论述了通风系统和空调系统的设计特殊性,可为后续类似设计提供经验和借鉴。

半潜式平台压载水系统模型分析与仿真

为保证半潜式生产储油平台“深海一号”在压载作业过程中的安全性,对其压载水系统进行建模仿真。基于管网有限元方法,根据实船压载水系统原理对压载水管网进行分解,建立有限管元模型数据库,并利用C#语言开发参数化加载的软件界面,实现对压载水系统的仿真交互操作与监控。工程应用结果表明,该软件的仿真结果与平台实际的压载水作业结果相近,实用性较强。