基于三维约束NewWave理论的自升式钻井平台动力响应分析

以某122 m自升式钻井平台为分析对象,建立其有限元模型,包括材料非线性、几何非线性以及桩土非线性相互作用,在风浪流作用下,基于三维约束New Wave理论对自升式钻井平台的动态响应进行分析,研究海洋波浪方向传播特性和随机特性对平台动力响应的影响。在建立模型中实现风暴工况下水面高程和水粒子运动的描述,响应结果按甲板位移进行对比。结果表明,相比其它波浪理论,三维约束New Wave理论在平台动力响应分析中体现了一定的优越性,不仅能较准确地反映波浪的真实特性,而且能确保结构性能评估的安全性和合理性。     

冰区自升式平台桩腿动强度的安全评估

应用ANSYS软件建立了自升式平台和冰相互作用的数学仿真模型,对自升式平台进行了动力分析和桩腿的极限强度和疲劳强度校核。应用本模型对渤海某自升式平台桩腿进行的强度校核和不同海冰参数下平台桩腿的冰激疲劳损伤实例分析表明,本文的研究结果为自升式平台冰激疲劳设计提供了一个有效的方法,并为自升式平台在冰区的使用提供了依据。     

自升式平台冰激动力响应分析

应用ANSYS软件建立了平台和冰相互作用的有限元模型,构建了自升式平台的冰激振动模型,并计算基于2种冰力模型的自升式平台的动力响应。此动力分析方法具有建模方便和计算精度高的特点。以某自升式平台为例,计算了冰和平台结构相互作用的耦合效应,为自升式平台冰激振动安全评估提供了参考依据。     

海洋平台抛锚方式模糊优化设计方法

海上钻井平台由于工作地点经常发生变化,工作环境条件随之改变,锚泊抛锚方式就要相应更改。本文针对深海半潜平台及其悬链线式系泊定位系统,运用平台与锚链耦合运动时域分析方法,对其水动力性能进行探索,并提出一种运用模糊算法计算平台抛锚方式优化设计方法,此方法可使钻井平台在风暴自存工况和钻井工作工况下更快更好地找到最佳抛锚方式。以一典型的半潜式钻井平台为例进行数值模拟,结果表明本文提出的方法是可行的,能够很方便地找到比较好的抛锚方式来满足相关要求。这种锚泊优化设计方法可为平台及其系泊系统设计提供参考。     

Design and analysis of tapered stress joint for Top Tensioned Riser system

Stress Joint(SJ) plays a key role in the Top Tensioned Riser(TTR) system for deep water engineering.A preliminary design method of tapered SJ is proposed in the paper,which could help designers obtain accurate design data.After a further sensitive analysis is carried out,the related parameters choice and control methods are recommended in the engineering practice.By taking the extreme environment conditions into consideration,the effects of bending stress reduction and curve control are analyzed,and the 3-D FE models are established by ABQOUS for numerical evaluation to verify the correctness of design results.At last,dynamic analysis and fatigue analysis,based on actual project,are carried out with designed stress joint.The analysis results prove the feasibility and guidance of this method in the practical engineering applications.     

Recent contributions of geotechnical centrifuge modelling to the understanding of jack-up spudcan behaviour

The paper presents an overview of the recent contributions of centrifuge modelling to the understanding of soil-structure interaction and the development of design and predictive methods in the field of mobile jack-up drilling rig foundations. Both advantages and limitations of the centrifuge methods are detailed and key examples are presented. The benefits provided by centrifuge modelling to the development of analysis methods that are now being used within the jack-up industry are highlighted. To conclude, industry trends and research opportunities are discussed, as is the possible role of the geotechnical centrifuge in finding solutions to these new needs.     

Design of A Bionic Spudcan and Analysis of Penetration and Extraction Performances for Jack-up Platform

The mechanisms of soil structure interaction have drawn much attention in the past years in the installation and operation of jack-up platform. A bionic spudcan produced by biomimetic of egg and snail shell is proposed, and the performance of the penetration and extraction are analyzed by numerical method. The geometric contour of egg and snail shell is measured, and its mathematical model is established respectively. According to the structure of existing spudcan of jack-up platform, three kinds of typical biomimetic spudcan are designed. Furthermore, numerical analysis models of biomimetic spudcan are established respectively to study the soil structure interaction mechanism in the process of penetration and extraction, and contrastive analysis of resistance characteristics are carried out. To conclude, the results show that the biomimetic spudcan facilitates the platform installation, and it is also beneficial to the improvement of the bearing capacity of spudcan.     

硬悬挂钻井隔水管涡激振动特性研究

针对深水钻井过程中遭遇强台风,基于安全性考虑要求钻井平台悬挂隔水管提前撤离的问题,采用软件SHEAR7针对HYSY981钻井平台硬悬挂隔水管系统避台风撤离作业过程中,受南海一年一遇海流作用时诱发涡激振动(VIV)的情况,研究航速与悬挂长度对VIV特性的影响。研究表明,浮力块覆盖率越高,隔水管系统张力越小;浮力块分布对隔水管系统VIV响应影响较大,25%交错布置方案VIV响应最弱。隔水管并非越短越好,要综合考虑洋流剖面、隔水管配置和平台航行的影响;在不同悬挂长度及航行条件下的VIV响应,在撤离作业前应尽量避免在高流速区布置浮力单根,撤离作业时应尽量采用顺流而避免平台逆流航向。     

自升式钻井平台拔桩机理探析

海上自升式钻井平台完成预定工作后,将收起桩靴迁航到下一个目的地,桩靴的拔出是由支撑状态向漂浮状态过渡的重要过程,是自升式钻井平台正常作业不可缺少的重要组成部分。在这个过程中,拔桩阻力的预测对于桩靴上拔安全至关重要。笔者通过对平台拔桩阻力进行分析,并结合中油海平台近几年的拔桩作业经验,提出了施工中的注意事项,具有一定的指导意义。     

自升式海洋平台关键部位MMM与ACFM联合检测

针对传统无损检测方法对自升式海洋平台检测工作量大、费时费力等问题,提出了一种金属磁记忆(MMM)与交流电磁场(ACFM)联合检测的新方法。在简介MMM和ACFM检测机理之后,将其应用到自升式海洋平台关键部位的无损检测中。分别以齿条座板与桩腿之间的T型焊缝和桩腿环焊缝为例,首先通过MMM快速全面扫描待检测表面,基于磁场分布及梯度值确定应力集中部位;在此基础上,利用ACFM方法重点对应力集中部位进行裂纹缺陷的定量化检测,结果表明MMM对应力集中或微观缺陷非常敏感,而ACFM方法可精确给出裂纹缺陷的深度信息,为平台结构的安全可靠运行和维修方案制定提供了方法参考和理论依据。     

台风下TLP立管系统可靠性评估

针对在南海海域频发的台风自然灾害,考虑海况随机性、结构随机性以及作业参数的随机性,采用梯度投影确定取样点的响应面法,分别建立P2D、D2P和P2P(P指生产立管,D指钻井立管)三种作业模式下TLP串行立管系统的结构极限状态方程。并在建立立管可靠性分析模型的基础上,确定一种立管可靠度计算方法。算例结合南海某TLP平台给出了上述方法的具体应用。研究表明,10年一遇台风情况下,P2D、D2P和P2P三种工况中生产立管系统的失效概率均小于0.001%,钻井立管系统的可靠度分别为0.016%和0.113%。在大于200年一遇的强台风情况下,P2P工况时的上下游生产立管系统失效概率均大于0.32%和0.018%。因此建议10年一遇台风情况下,停止钻井立管作业;在大于200年一遇的强台风情况下,停止生产立管作业。研究结果可为南海TLP立管系统可靠度评估及安全作业技术支持。     

自升式平台桩脚在含硬壳层地基中的插深分析

存在硬壳层的层状地基承载能力分析是自升式钻井平台桩脚插深分析的关键,但是目前对硬壳层承载能力的确定还没有成熟可行的理论计算方法。一般的针对非均质层状地基的承载力计算方法,因参数较多,计算步骤繁琐,很难广泛应用于实际的平台桩脚入泥深度分析中。文中主要介绍了存在硬壳层的层状地基承载力的分析方法与过程,根据应力扩散原理推导并做适当的简化得到硬壳层承载力修正方法。简化后的修正方法能满足一般硬壳层承载力分析的需要,并使平台插桩深度分析计算过程变得简便。通过在实际工程的应用,得到的实测结果与理论计算值也较为一致,说明了用此方法分析硬壳层地基的平台插桩是合理、实用的。     

基于C/S与B/S混合结构的海洋科技档案管理系统的分析和设计

分析了目前海洋科技档案管理的现状和存在的问题,针对海洋科技档案管理的特点和具体的应用需求,提出了基于C／S与B／S混合结构的海洋科技档案管理系统（Marine Science＆Technology Archives Management System,MSTAMS）设计方案．基于海洋科技档案管理的工作流程,从系统的总体设计、数据库设计、功能模块划分以及安全管理体束等方面进行了论述,对其中的关键技术进行了分析和研究,为糸纯的开发和实施提供一套切实、可行、全面、先进的理论体来和技术指导,以实现海洋科技档案管理信息化、自动化和可视化,从而提高海洋科技档案管理的效率,满足目前各海洋研究系统及单位对档案管理和应用的需要．     

自升式钻井平台插桩深度探析

针时目前带桩靴的自升式桩基平台插桩深度计算中存在的问题,通过考虑插桩过程中桩靴对地层物理力学性质的影响,运用最小二乘法求得桩靴对地层承载力的影响系数,从而时Terzaghi和Peck公式进行修正,提高插桩深度预测的准确性.     

Prediction methods of spudcan penetration for jack-up units

Jack-up units are extensively playing a successful role in drilling engineering around the world, and their safety and efficiency take more and more attraction in both research and engineering practice. An accurate prediction of the spudcan penetration depth is quite instrumental in deciding on whether a jack-up unit is feasible to operate at the site. The prediction of a too large penetration depth may lead to the hesitation or even rejection of a site due to potential difficulties in the subsequent extraction process; the same is true of a too small depth prediction due to the problem of possible instability during operation. However, a deviation between predictive results and final field data usually exists, especially when a strong-over-soft soil is included in the strata. The ultimate decision sometimes to a great extent depends on the practical experience, not the predictive results given by the guideline. It is somewhat risky, but no choice. Therefore, a feasible predictive method for the spudcan penetration depth, especially in strata with strong-over-soft soil profile, is urgently needed by the jack-up industry. In view of this, a comprehensive investigation on methods of predicting spudcan penetration is executed. For types of different soil profiles, predictive methods for spudcan penetration depth are proposed, and the corresponding experiment is also conducted to validate these methods. In addition, to further verify the feasibility of the proposed methods, a practical engineering case encountered in the South China Sea is also presented, and the corresponding numerical and experimental results are also presented and discussed.     

海洋桩靴基础穿刺破坏实时预测研究

海上自升式钻井平台以其造价低廉、便于移动和安装的优势被广泛应用于海洋地质勘察、风电安装和油气开采等领域,其基础类型多为桩靴基础。为了保证平台能在恶劣的海洋环境中安全作业,桩靴基础需要贯入海床以下一定深度以获得足够的承载力。然而,当桩靴基础在上硬下软土层中贯入时可能发生穿刺破坏导致平台损坏甚至倾覆。已有的桩靴穿刺破坏分析方法基于预设的地层参数预测穿刺荷载,由于无法考虑海床中地层及土性的不确定性,其准确性有待提高。将桩靴基础贯入过程中的监测数据与穿刺破坏机理相结合,通过66组离心机模型试验结果表征土体不确定性的影响,发展贝叶斯预测模型,实现了峰值阻力和穿刺深度的实时预测。基于规范推荐的荷载扩展分析法和冲剪系数分析法,建立了适用于规范法的概率模型,采用该模型对上砂下黏土层中桩靴基础的穿刺行为进行了预测,结果表明所提方法的预测精度随着监测数据的增加而提高,预测得到的峰值阻力误差在10%以内。     

海洋平台液压升降系统仿真研究

对平台液压升降模拟仿真系统研究的必要性进行分析,针对自升式平台作业工况和机理,提出总体设计方案,进行各部分的研究设计。在软件方面,建立虚拟仪器测试系统,该系统的建立实现了平台升降系统的仿真及液压阀件的测试。     

振动时效技术在自升式风电安装平台固桩架上的应用

振动时效技术是一种有效消除焊接残余应力、提升构件使用寿命、保证结构尺寸精度的方法。在自升式平台固桩架建造过程中,焊接施工导致其内部产生大量的残余应力,残余应力是导致固桩架精度超差和损伤失效的重要原因之一,它会大幅度降低平台的疲劳寿命,因此,固桩架建造完成后消除其内部残余应力对于平台的使用安全至关重要。本文以一个质量约100 t的固桩架分段为研究对象,采用专门的振动时效设备对固桩架施加激振力,测量振动时效前后主焊缝附近的残余应力水平。通过对比分析发现,振动时效技术可以有效降低固桩架焊接过程中产生的残余应力,达到调整、均化、降低残余应力水平、提高构件尺寸精度稳定性的效果,有利于提升平台的使用寿命。     

自升式平台上外载荷的分析计算

海洋平台由于其作业的要求，而不可避免地受到各种海洋环境的考验。因此在设计平台时，必须考虑平台可能受到的各种外载荷，以保证平台海上作业的安全性。本文讨论了一种小型的自升式平台在外载荷作用下的受力分析，包括在外力作用下平台抗倾覆能力以及外载荷与平台承载力之间的关系。     

利用新工艺提高海洋钻井效率——以赵东平台为例

海洋油气开发中，钻井费用高，利用新的钻井工艺，不仅可以节省钻井时间，而且可以节约大量费用。结合赵东平台钻井施工中的经验，提出一整套利用新工艺，提高钻井效率的海洋钻井方案。在赵东平台钻井施工中运用该方案，大大提高了钻井效率，取得了很好的经济效益。