Parametric Study on the Behavior of An Innovative Subsurface Tension Leg Platform in Ultra-Deep Water

This study focuses on a new technology of Subsurface Tension Leg Platform （STLP）, which utilizes the shallow- water rated well completion equipment and technology for the development of large oil and gas fields in ultra-deep water （UDW）. Thus, the STLP concept offers attractive advantages over conventional field development concepts. STLP is basically a pre-installed Subsurface Sea-star Platform （SSP）, which supports rigid risers and shallow-water rated well completion equipment. The paper details the results of the parametric study on the behavior of STLP at a water depth of 3000 m. At first, a general description of the STLP configuration and working principle is introduced. Then, the numerical models for the global analysis of the STLP in waves and current are presented. After that, extensive parametric studies are carried out with regarding to SSP/tethers system analysis, global dynamic analysis and riser interference analysis. Critical points are addressed on the mooring pattern and riser arrangement under the influence of ocean current, to ensure that the requirements on SSP stability and riser interference are well satisfied. Finally, conclusions and discussions are made. The results indicate that STLP is a competitive well and riser solution in up to 3000 m water depth for offshore petroleum production.

Parametric Dimensional Analysis on the Structural Response of An Innovative Subsurface Tension Leg Platform in Ultra-Deep Water

The innovative Subsurface Tension Leg Platform(STLP), which is designed to be located below Mean Water Level(M.W.L) to minimize direct wave loading and mitigate the effect of strong surface currents, is considered as a competitive alternative system to support shallow-water rated well completion equipment and rigid risers for large ultra-deep water oil field development. A detailed description of the design philosophy of STLP has been published in the series of papers and patents. Nonetheless, design uncertainties arise as limited understanding of various parameters effects on the structural response of STLP, pertaining to the environmental loading, structural properties and hydrodynamic characteristics. This paper focuses on providing quantitative methodology on how each parameter affects the structural response of STLP, which will facilitate establishing the unique design criteria as regards to STLP. Firstly, the entire list of dimensionless groups of input and output parameters is proposed based on VaschyBuckingham theory. Then, numerical models are built and a series of numerical tests are carried out for validating the obtained dimensionless groups. On this basis, the calculation results of a great quantity of parametric studies on the structural response of STLP are presented and discussed in detail. Further, empirical formulae for predicting STLP response are derived through nonlinear regression analysis. Finally, conclusions and discussions are made. It has been demonstrated that the study provides a methodology for better control of key parameters and lays the foundation for optimal design of STLP. The obtained conclusions also have wide ranging applicability in reference to the engineering design and design analysis aspects of deepwater buoy supporting installations, such as Grouped SLOR or TLR system.

Development of study on the dynamic characteristics of deep water mooring system

To meet the needs of those exploiting deepwater resources, TLP and SPAR platforms are used in some areas and are considered excellent platforms in deep water. However, many problems remain to be resolved. The design of mooring systems is a key issue for deep water platforms. Environmental loads in deep water effect the physical characteristics of mooring line materials. The configuration and analysis of mooring systems involve nonlinearity due to this fluid-solid coupling, nonlinear hydrodynamic forces, and their effects on stability of motion. In this paper, some pivotal theories and technical questions are presented, including modeling of mooring lines, the theory and method of coupled dynamics analysis on the mooring system, and the development of methodologies for the study of nonlinear dynamics of mooring systems. Further study on mooring systems in deep water are recommended based on current knowledge, particularly dynamic parameters of different materials and cable configuration, interactions between seabed and cable, mechanisms of mooring system response induced by taut/slack mooring cables, discontinuous stiffness due to system materials, mooring construction, and motion instability, etc.

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。

桑托斯盆地盐下孤立碳酸盐台地沉积建造与深水大油田

针对桑托斯被动陆缘盆地深水盐下碳酸盐岩储层分布特征及大油田成藏规律不清的难题,综合利用地质、地震及岩心等数据资料,通过早白垩世原型盆地与岩相古地理恢复重建,提出盐下碳酸盐岩沉积建造受控于坳间断隆型和坳中断凸型两类孤立台地。坳间断隆型孤立台地分布于现今盐下坳间隆起带上,建造于早期陆内和陆间裂谷两个原型阶段继承性发育的单断式和双断式垒式断块上,早白垩世陆内裂谷晚期沉积的ITP组介壳灰岩和陆间裂谷早期沉积的BVE组微生物灰岩为连续建造;坳中断凸型孤立台地分布于现今盐下坳陷带中,建造于早期陆内裂谷原型阶段火山岩建隆所形成的凸起带上,发育BVE组微生物灰岩。两类孤立台地灰岩所形成礁滩体均具有储层厚度大、物性好的特点。结合盐下已发现大油田解剖,发现两类台地均可形成大型构造-岩性复合圈闭,周缘为优质湖相和潟湖相烃源岩环绕,上覆为巨厚的优质蒸发盐岩盖层高效封堵,形成了“下生中储上盖”式最佳生储盖组合关系,油气富集程度高。已发现大油田均为具有统一压力系统的底水块状油田,且均处于充满状态。未来勘探重点目标是西部隆起带和东部隆起带南段上的坳间断隆型孤立台地及中央坳陷带中的坳中断凸型孤立台地。该项研究成果为在桑托斯被动陆缘盆地超前选区选带、新项目评价及中标区块探区勘探部署提供了重要依据,也为今后在全球被动大陆边缘盆地深水勘探战略选区提供借鉴。

深水导管架平台波浪动力响应及参数敏感性分析

考虑到300 m级导管架平台的自振周期与自升式平台极为接近,自升式平台的波浪动力响应分析方法在理论上可应用于深水导管架平台,但应用前需要进行参数敏感性分析,采用SACS软件建立300 m级导管架平台有限元模型,结合JONSWAP波浪谱、利用线性叠加法构造满足高斯性条件的随机波浪;基于时域分析法,进行在随机波浪载荷下的结构动力响应分析;采用Winterstein/Jensen方法计算平台基底剪力和倾覆力矩的最可能最大值,以及动力放大系数;对波浪瞬态变化、模拟步长和时长、随机种子等参数对动力放大系数进行敏感性分析,结果表明,动力放大系数对波浪瞬态变化较为敏感、对模拟步长和时长,以及随机种子极为敏感。采用Winterstein/Jensen方法进行深水导管架平台动力响应分析时,基于敏感性分析得出的参数可获得更合理、准确的动力放大系数。

深水浮式平台一体化海洋监测系统发展现状与国产化探索

通过对深水浮式平台一体化海洋监测系统的发展历史以及在我国海洋油气平台上的应用现状进行调研,给出了监测设备具体部署以及国产化设备的研制和示范应用情况。通过对现场监测关键传感器设备、系统集成等核心技术进行国产化现状分析与研究,提出国产化研究方向和建议,为打破国外技术垄断、指导深水浮式平台一体化海洋监测系统进一步开展国产化研制提供了依据。

钢板桩围堰在桥梁施工中的应用分析

本文以某高速公路特大桥桥墩承台钢板的围堰的施工为研究基础,分析如何选择承台施工围堰方案,并从多方面介绍钢板围堰技术的要点,主要包括围堰结构形式选用、材料及设备进场要求、桩板桩插打及合拢注意事项、内撑系统施工要求、承台封底砼施工方案,从而为钢板桩围堰在桥梁施工中的应用提供理论指导。

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。

Optimal Design of Equivalent Water Depth Truncated Mooring System Based on Baton Pattern Simulated Annealing Algorithm

The highest similarity degree of static characteristics including both horizontal and vertical restoring force-displacement characteristics of total mooring system, as well as the tension-displacement characteristics of the representative single mooring line between the truncated and full depth system are obtained by annealing simulation algorithm for hybrid discrete variables （ASFHDV, in short）. A“baton” optimization approach is proposed by utilizing ASFHDV. After each baton of optimization, if a few dimensional variables reach the upper or lower limit, the boundary of certain dimensional variables shall be expanded. In consideration of the experimental requirements, the length of the upper mooring line should not be smaller than 8 m, and the diameter of the anchor chain on the bottom should be larger than 0.03 m. A 100000 t turret mooring FPSO in the water depth of 304 m, with the truncated water depth being 76 m, is taken as an example of equivalent water depth truncated mooring system optimal design and calculation, and is performed to obtain the conformation parameters of the truncated mooring system. The numerical results indicate that the present truncated mooring system design is successful and effective.

300 m水深级深水导管架拖航分析方法

由拖航驳船与导管架运动耦合分析得出船体变形,分别考虑静水、中垂、中拱变形与运动产生的惯性力荷载共同作用,从而得到导管架拖航运动过程中的结构受力,该方法改变了常规算法中刚性船体的假设,充分考虑船体柔性产生的变形,即为柔性船体法。计算结果表明,300 m水深级导管架刚性船体与导管架变形匹配性差异产生了较高的位移荷载,已无法满足深水导管架设计需要;而应用柔性船体法高应力杆件数量明显减少,高应力杆件集中出现的区域应力下降约30%,变形趋势更为平缓,分析提出的柔性船体法更适用于300 m水深级导管架拖航分析。

Investigation on Optimization Design of an Equivalent Water Depth Truncated Mooring System Based on INSGA-Ⅱ

目前，相等的水深度截断了系在的系统优化设计被认为是混合模型为深海平台测试的优先级，并且以后将代替完整的深度系统测试。与完整的深度系统相比，工作深度和跨度在截断的那，和另外的特征是更小的也维持更多的一致性。在这篇论文，一辆内部战车系在漂浮在 320m 的水深度工作的生产存储与卸载的系统(FPSO ) ，当截断的水深度是 80m 时，被选择是一个研究例子。而且，一改进非统治的排序基因算法(INSGA-II ) 被选择最佳地计算相等的水深度，截断了系统在水平、垂直的方向，以及静电干扰的全部的绳索系统的压力条件代表性的单身者的典型类似绳索线。数字计算的结果显示数学模型是可行的，并且优化方法快、有效。

基于ANN算法的海洋平台动力定位前馈-反馈控制方法

鉴于动力定位控制策略中的前馈控制与反馈控制方法具有不同的优缺点,提出一种基于人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)算法的二阶差频波浪力前馈控制与浮体位置反馈控制相结合的动力定位前馈-反馈控制方法,通过低频波浪载荷的超前预测提前做出反应,并对实时位置信息进行反馈控制以纠正前馈信息的误差及其累积效应,从而实现前馈、反馈两种控制模式的优势互补。对某半潜式平台动力定位模式进行数值仿真,验证所提出的前馈-反馈控制方法的可行性和有效性,与单一的前馈或反馈控制相比,平台动力定位的精度和稳定性得到显著提升。

深水平台控压钻井技术浅析

窄密度窗口、漏溢同存、高温高压已成为深水钻井实现安全高效钻探所面临和亟待解决的难题。控压钻井技术已在我国陆地和浅海取得良好应用效果,国内深水领域还未系统开展控压钻井工艺和装备的攻关研究。调研分析我国南海某工区钻井工程需求,文章在此提出将旋转控制头安装在张力环下方的深水控压钻井技术,从系统的组成和功能方面阐述控压钻井隔水管水下子系统和控压钻井平台管汇系统;从平台工作状态、控压钻井隔水管水下子系统部署时序、钻井液循环特点等方面与自升式平台控压钻井进行对比分析;以井底压力为研究目标开展平台升沉、大排量钻井、增注/节流参数等因素对其影响的模拟计算。在此基础上指出我国深水控压钻井应从工艺、井底压力波动机理及控制方法、实时水力计算软件研发等方面开展攻关研究,满足深水钻井工程需求,助力深水油气资源高效勘探开发。

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。

深水大流速河道桥梁基础作业平台施工技术

以某深水大流速河道桥梁基础作业平台施工为例,首先从作业平台难点及选型方面进行分析,再从平台结构设计、计算分析、施工参数优化、关键技术要点等方面开展应用研究,从而形成成套技术。工程实践证明,该技术可有效解决在深水大流速河道区域进行桥梁基础作业平台施工时的主要难题,具有良好的应用价值。

海黄大桥南塔基础深水钻孔平台施工与环境保护措施综述

海黄大桥南塔基础钻孔平台为钢护筒与钢管桩组合平台,为深水基础施工中的先平台后围堰施工模式的第一步。该钻孔平台因地制宜、安全高效,减少了前期的技术准备、物资准备的工作量,加快了总体施工进度,有效地保证了施工安全、质量和生态环境。

深水漂浮式光伏平台系泊结构动力响应分析

基于实际工程深水漂浮式光伏平台特征提出系泊对称布置方案,建立光伏平台与系泊结构耦合数值计算模型,通过对比验证计算模型的准确性。根据实测海洋环境风浪流条件,开展漂浮式光伏平台系泊结构全时域动力耦合计算分析,探究0°、45°与90°方向极端海况作用下光伏平台6个自由度运动响应及系泊结构张力响应。结果表明:光伏平台6个自由度运动均在最大波高发生时刻响应最大,0°方向下纵荡运动和90°方向下横摇运动最为显著;0°、45°和90°方向下迎浪面系泊缆张力最大,背浪面系泊缆张力响应相对较小;系泊缆张力达到最大时,0°、45°和90°方向下迎浪面系泊缆呈绷紧状,其余系泊缆呈松弛悬链线状,较好反映了系泊缆张力响应。