干树式深吃水半潜平台顶部张紧立管的设计与分析

用于深水油气开发的干树式顶部张紧立管(TTR)系统的载体平台是一种具有渐变式立柱的深吃水半潜钻井/生产平台(TCDD-Semi),该平台为中国南海的深水区域的气田开发而设计。文中介绍了该立管系统的设计与分析,提出了干树式采油立管设计方案,并进行了立管干涉、总体强度、疲劳、立管张紧器行程范围分析与核校。结果表明,立管在强海流中无碰撞,最大冯·米塞斯应力利用系数为0.88(规范要求不大于1.0),最小疲劳寿命89.4 a,大于20 a的设计服役期,张紧器最大行程33.1 ft,小于最大设计值35 ft。可见所述立管系统满足设计功能和工业规范要求,在具有恶劣海况条件的我国南海海域进行生产作业的深吃水半潜平台上设计安装干树式立管系统是可行的。

一种新型干树式半潜平台设计

开发了一种新型的深吃水干树式半潜生产平台(TCDD-Semi),该平台可用于中国南海深水区域的油气田开发。它的一个显著特点是立柱的截面形状呈现为渐变形式,而非传统的等截面形式。立柱的底部最大,向上逐渐变小,再结合适当的下浮体设计,能够为平台在服役前期及在位状态时提供足够的浮力以及稳性。最重要的是这种新型立柱的设计能够明显地减小平台在恶劣海况时的垂向运动,从而使在平台上布置具有干式采油树的TTR立管系统成为可能。此外,这种渐变式的立柱设计也有利于减弱平台在流作用下的涡激诱导运动(VIM)。分析结果表明这种渐变式立柱半潜平台可以明显降低平台的垂向运动,也可以在码头组装时提供足够的浮力以及在平台下沉过程中提供足够的稳性。平台优越的垂向运动性能可以使顶部张紧式立管的行程范围限制在10.5 m之内(包括平台偏移、垂荡运动、潮汐影响、海床沉降、热膨胀等因素)。分析结果表明平台的垂荡范围、水平偏移、倾侧角度、上部模块重心处的加速度等可以满足设计要求,证明了这种新型干树式半潜平台的可行性。

新型干树式半潜平台浮体结构设计研究

为适应中国南海深水区域的油气田开发,研发出了一种具有渐变式立柱的深吃水干树式半潜钻井/生产平台(TCDDSemi)。平台的浮体采用了深吃水、变截面长立柱构型,即向底部逐渐扩大的渐变截面形式。结合干树式深吃水半潜平台的研发过程,通过采用压缩空气压载系统、全注水下浮体、压缩空气水密检测以及水密面板的三级正交加强筋设计等新兴技术,极大地提高了钢材的利用效率,达到了节省材料、减轻浮体自重的目的。对浮体的有限元(FEM)整体分析结果表明,浮体结构设计满足各工况强度要求。

辅助钻井作业系统及总体运动性能的基本要求

本文简要介绍了辅助钻井技术的基本概念、发展历史及优势,概况了辅助钻井操作过程的四种典型工况以及辅助钻井时的工作界面,给出了一型半潜式辅助钻井平台的主要参数。以TLP生产平台为例,提出了辅助钻井作业时总体运动性能设计的主要考察指标及时域分析的关键技术,最后对辅助钻井作业的水池模型试验给出了一些指导性建议。

西非海域TLP辅助钻井时的系泊设计及计算分析

介绍辅助钻井技术(Tender Assisted Drilling, TAD)的概念和发展历程,概述其特点和主要应用优势。以张力腿式平台(Tension Leg Platform, TLP)为例,选择一种适用的半潜式辅助钻井平台,尝试将TAD应用于西非海域。给出TLP的主要尺寸和辅助钻井平台的主要性能数据,根据二者的总体布置设计辅助钻井作业时的系泊系统,该系统包括辅助钻井平台的系泊缆、TLP的回拉缆和两平台间的连接缆。对辅助钻井时的2个浮体进行时域耦合水动力分析,针对西非海域的海况特点定义有强阵风和无强阵风2种计算工况。计算分析预报两平台的最小间距、吊桥最大行程和各缆索最大张力等,并考虑一缆破断时的情况。分析结果表明,系统各项指标基本符合设计要求,在西非海域对TLP应用TAD是可行的。