梯度风作用下HYSY-981半潜式平台风载荷与表面风压分布研究

针对我国最新建造的HYSY-981半潜式平台,分别采用风洞实验和数值模拟方法研究了稳态梯度风下0～90°风向角工况时平台整体风载荷与表面风压分布规律。平台的风洞实验包括测压与测力实验。通过测压实验得到了平台表面的风压分布和各构件的形状系数,并由此得到了平台的整体风载荷;通过测力实验得到了平台在无偏转和偏转10°时的整体风载荷,并通过实验结果的对比研究了平台偏转及井架孔隙对平台整体风载荷的影响。平台风载荷的数值模拟结果与风洞实验结果基本吻合。

风浪作用下HYSY-981半潜式平台动力响应的数值模拟

半潜式平台是适用于深水油气开发的一种浮式平台,平台的运动响应与锚泊系统的张力是平台结构设计或优化设计的重要基础。通过时域方法分析了HYSY-981半潜式平台在风浪联合作用下的非线性运动响应。其中随机波浪的时历曲线是由Jonswap谱生成,波浪载荷通过边界元方法计算,风载荷通过1:100的模型由风洞实验确定,锚泊系统拉力的计算采用了分段外推-校正法,平台的运动方程通过Runge-Kutta法求解。根据计算所得的平台运动响应时程曲线,计算了平台位移的功率谱密度曲线。计算结果表明,平台的水平运动主要受低频载荷影响,而平台的垂荡和偏转运动在波频范围内响应较大。

HYSY-981半潜式平台风载荷数值模拟与风洞实验

针对我国深海油气开发拟采用的HYSY-981半潜式平台设计制作了1∶100比例模型,利用风洞实验进行稳态梯度风作用下的抗风特性实验和测定,计算百年重现期的平台整体的风载荷。基于N-S方程,选择剪切应力运输湍流模型、二阶迎风格式离散方法和三维稳态隐式解法对HYSY-981半潜式平台进行构件平均风压分布、形状系数和平台整体的风载荷数值模拟计算。风洞实验结果与数值模拟计算结果基本吻合,验证了数值模拟方法的适用性与实用性。

基于实测数据的半潜式平台贝叶斯模型修正方法研究

随着半潜式平台的长期海上服役,平台的基本设计参数会发生变化,如仍基于原始设计参数对平台进行分析将影响结果的准确性。本文以半潜式平台服役中易发生变化的基本参数(平台排水量、重心高度和三个自由度回转半径)作为修正参数,以平台横摇、纵摇和垂荡自由度的方差和波频功率谱密度构建目标函数,建立可依据实测数据的半潜式平台贝叶斯参数修正方法。以我国某半潜式平台实测数据为例,开展平台的参数修正研究,并基于修正后的参数对平台多年一遇环境荷载下的响应进行对比评估。

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。

局部系泊失效下半潜式平台系泊韧性评估方法研究

半潜式平台系泊失效会引发重大安全问题,为研究局部系泊失效下半潜式平台系泊韧性水平,构建系泊失效至恢复全过程的平台性能水平曲线,并将系泊韧性量化为吸收、适应及恢复3部分。基于平台运动响应及恢复操作构建相应的韧性定量评估指标,并利用CRITIC(Criteria Importance Through Intercriteria Correlation)法进行赋权,进而得到韧性评估3层指标体系。以规则波作用下的南海某半潜式平台为实例,在ANSYS@AQWA TM中建立其数值模型以进行水动力计算,并运用构建的评估指标体系进行系泊韧性评估。结果显示:半潜式平台系泊韧性水平与吸收、适应和恢复能力具有一致相关性,且浪向对角线立柱下两根系缆同时失效时系泊韧性水平最高,同一立柱下两根系缆同时失效时系泊韧性水平最低。

基于无模型自适应控制的半潜式平台运动性能研究

南海海域油气资源极其丰富,半潜式平台在该海域工作时常常面临着系泊失效这一重大危险情况。该研究以一艘装配有悬链式系泊系统和DP-3动力定位系统的半潜式平台为研究对象,利用AQWA软件开展系泊失效前后半潜式平台运动性能研究。同时,借助于AQWA软件二次开发功能,将无模型自适应控制作为动力定位系统控制理论,以研究半潜式平台系泊失效后运动性能恢复。数值仿真模拟结果表明,采用无模型自适应控制作为动力定位系统控制理论的半潜式平台能很好地恢复系泊失效后的运动性能,有效地减小系泊失效带来的危害;基于偏格式动态线性化和全格式动态线性化的无模型自适应控制比基于紧格式动态线性化的无模型自适应控制能让半潜式平台更快地恢复运动性能。

“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。

激光清洗技术在半潜式平台分层除漆中的应用

应用1064 nm纳秒脉冲光纤激光器对半潜式平台零部件分层除漆进行研究,探究不同激光工艺参数对分层除漆效果的影响。结果表明,填充间距对分层除漆效果影响显著,除漆参数存在最佳匹配,最佳参数可实现漆层以底漆、中涂漆、面漆之间层次距离约1 cm,以破损点为中心清理出清晰的台阶结构,且激光清洗后基材无烧蚀和氧化变色,表面等级可达Sa2.5。激光除漆前后基材表面粗糙度均在20μm左右。对激光除漆过程进行温升检测,发现除漆过程基材温升为60~65℃,此温升不会改变基材组织结构。因此,激光用于半潜式平台分层除漆是可行的。所作研究为激光清洗在海洋工程领域的应用提供基础。

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。

半潜式风机平台耦合动力学建模与验证

在FAST-AQWA(F2A)与OpenFAST中建立集空气动力、水动力、风机、半潜式平台与系泊系统于一体的海上漂浮式风力发电机组耦合模型,分别在稳定风况与额定湍流风况下进行仿真。结果表明,F2A与OpenFAST仿真结果基本一致,验证了F2A模块对于漂浮式风电机组仿真的有效性。所作研究将为海上漂浮式风电机组的建模仿真提供参考。

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。

基于推进器偏置的半潜式平台动力定位模型试验研究

半潜式平台在进行动力定位作业时,由于其水线面面积较小而初稳性高较低,其垂向运动(横摇、纵摇、垂荡)易受到推进器法向力作用的影响。基于此,提出一种基于推进器偏置的推力分配模式,旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动,而不影响平台水平面定位功能。在海洋工程水池开展半潜式平台的动力定位模型试验,对比和分析不同载荷工况及推进器偏置模式下平台的六自由度运动响应。结果表明,推进器偏置策略能够基本保证水平面定位精度,并显著减小平台垂向运动在其固有频率附近的响应幅值,在该试验工况下,功率谱密度(PSD)峰值减小高达54.7%,对波频区间的运动影响则较小。该研究结果可为半潜平台垂向运动抑制提供新思路。

半潜式平台组块龙门吊吊装计算方法分析

半潜式平台组块和船体合拢时,组块龙门吊吊装工况吊绳力存在按组等额分配特点,每根吊绳单元独立模拟的传统组块吊装计算方法已经不能适用。以国内首座深水半潜式生产平台为例,应用海上结构设计分析软件SACS,结合组块吊装模型和组合荷载,详细介绍吊绳单元的模拟与边界条件的设置,并将吊绳力的计算结果与工程实测数据相比较,证明吊绳力树式逐级平衡的改进方法相较于传统方法的合理性和优越性。

极地半潜式海洋平台在不同环境载荷下的动态响应分析

北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载荷和冰载荷的作用。本文研究某半潜式海洋平台在波浪、平整冰以及碎冰不同工况下的动态响应,采用势流理论和莫里森方程计算波浪载荷,利用离散元方法求解冰载荷,使用细长体有限元的方法分析锚泊系统,通过非线性时域计算求解得出平台的运动以及锚泊系统受力。结果显示:相较于其他环境载荷,平整冰作用下锚链的张力最大;在较小的海冰厚度、海冰密集度和冰块平均面积下的碎冰区,平台的运动符合现行安全规范。本文的研究可为北极地区油气资源的安全开发提供参考价值。

基于MPS方法的固定半潜式平台波浪爬升数值模拟

在波浪与半潜式平台相互作用的情况下,波浪会沿着平台立柱爬升,并对平台立柱产生砰击作用。在极端情况下,波浪甚至可能砰击至平台下甲板,严重影响平台的安全。因此,对于半潜式平台设计来说,准确预测平台在波浪中的波浪爬升和砰击效应具有重要意义。采用无网格粒子法求解器MPSGPU-SJTU对波浪作用下的固定半潜式平台问题进行了数值研究,将MPS(moving particle semi-implicit)方法与GPU(graphics processing unit)并行加速技术相结合,并将其应用于规则波作用下的固定半潜式平台波浪爬升与波浪砰击问题的数值模拟。3种不同波高的规则波波浪被应用于半潜式平台数值模拟中,随着波高的增加,平台下甲板更多区域受到了波浪的砰击,同时平台设置的测压点处压力峰值也随之增大。

多种副浮筒结构半潜式海洋平台运动响应分析

海上风电平台作为深海风力发电装置基础平台发挥着越来越重要的作用,深远海海况复杂多变,对平台的抗风浪能力有着更高的要求。本文基于奥特宝风电安装平台设计建立多种副浮筒结构的半潜式海洋平台,通过AQWA软件对其进行水动力分析。得出结论:该平台具有良好的对称性;在低频区间内平台运动响应明显,在高频区间内相对较小,说明平台的基础水动力性能良好;副浮筒高15m的平台频域响应特性优于其他高度的平台,可为以后半潜式海洋平台的设计提供理论依据。

半潜式钻采平台OSV抛起锚作业安全操纵

随着海洋资源开发的深入,半潜式钻采平台在海上的使用越来越多,抛起锚是半潜式钻采平台的基本操作之一,其安全操作直接关系到整个海上作业的安全与效率。本文详细介绍了半潜式钻采平台海洋工程辅助船(Offshore Supply Vessel,OSV)抛起锚操作的准备工作、抛起锚流程和打捞锚操作步骤,提出了抛起锚过程中风险控制策略和捞锚操作的注意事项,为同行提供有益的参考.

半潜式平台关键结构选取及疲劳寿命计算

以南海某半潜式平台为研究对象,基于SESAM软件建立有限元模型,计算平台整体结构强度,筛选应力集中区域作为疲劳计算的关键区域。选取截面特征载荷,计算剖面载荷处的运动响应和长期预报幅值。在GeniE模块中,用SET分组的形式建立局部模型代替Submod模块使用的子模型计算,并对关键区域细化网格。在Stofat模块中计算节点处的疲劳损伤,根据S-N曲线计算疲劳寿命。结果表明,在平台关键区域1和区域2的节点疲劳损伤较大、寿命较短。因此,在半潜式平台服役期间,需要对关键结构部位进行定期检修和维护,以保证平台可正常运营。

半潜式钻井平台隔水管破裂的预防与处理

半潜式平台的隔水管在联通海底油气资源方面发挥着重要作用,但也面临破裂事故的风险,会对平台作业和海洋环境造成严重威胁。分析表明,外部环境、材料缺陷以及操作维护不当是导致破裂的主要原因。为预防隔水管破裂事故,必须从多个层面入手,比如选择优良抗腐材料,建立严格的制造和质检流程,加强环境监测预警系统,以及完善定期检查和维护制度等。一旦发生破裂,平台必须启动事故应急预案,快速有序地进行人员撤离和泄漏控制。同时,还需持续开展培训与演练,夯实作业团队的应急处置能力。本文通过深入分析隔水管破裂的成因并提出针对性的预防与应急措施,为推动半潜式平台的安全运营提供了借鉴参考。