半潜式钻井平台复合锚泊系统组分配比优化设计

从提高锚泊系统收放时效性入手,提出了一种半潜式钻井平台复合式锚泊系统组分配比优化设计方法,旨在尽可能降低复合式锚泊系统的钢链配比长度,提高收放效率。结合锚泊系统设计参数,制定优化设计准则,建立优化分析流程,采用ANSYS-AQWA建立锚泊定位半潜式平台水动力分析模型,获得平台运动参数和锚链动力参数,对平台漂移量、锚链最小安全系数、走锚临界张力、锚链最小卧底长度和起锚力进行无量纲指标分析,并综合考虑张力倾角与预张力对优化结果的影响,获得复合式锚泊系统钢链与钢缆的最优配比关系,确定最优钢链长度为395 m,较原钢链长度缩短225 m,钢链收放时间降低36%,进一步提高锚泊系统收放时效性,并降低平台可变荷载。     

深水半潜式平台锚泊系统风险分析流程研究

为保证深水钻井作业过程中锚泊系统的安全性,降低事故发生率,提高事故应急处置能力,基于故障树、工作安全分析等风险分析方法,并结合锚泊系统自身特性,设计深水半潜式平台锚泊系统风险分析流程。依据钻井作业周期顺序,从抛锚、钻井作业及起锚阶段设计锚泊系统作业风险分析流程。搜集统计锚泊系统常见事故类型,设计走锚风险分析流程,建立走锚事故应急程序。结果表明:所设计的锚泊系统风险分析流程能够弥补现有锚泊系统风险分析的不足,为开展锚泊系统全生命周期内的风险分析提供理论指导,为其它锚泊系统风险相关研究提供参考。     

半潜式平台运动及系泊系统特性研究

针对深海半潜式平台及其系泊系统的水动力特性,运用时域耦合的分析方法,对一座水深为1 000 m的半潜式平台,及其悬链线式系泊系统的水动力性能进行探索,获得频域和时域响应结果。同时阐述了平台系泊系统的设计流程,并通过系泊系统参数的变化,研究其特性寻找影响系泊系统作用的一般规律,为平台及其系泊系统设计提供参考。     

半潜式起重平台系泊系统设计与优化研究

近年来,国内兴起了大力发展半潜式起重平台的势头,系泊系统的设计与优化是该类型平台开发中的关键问题之一。采用时域方法对半潜式起重平台系泊系统进行耦合动力分析,研究系泊系统主要参数对其动力响应特性的影响,并给出主要参数的设计优化流程,在此基础上,以能够满足安全校核且性能较优的系泊方案为目标,对该半潜式起重平台的系泊系统进行优化设计,并研究单根系泊缆发生破断对整个系泊系统的影响。结果表明:基于主要参数对系泊性能的影响规律,经优化设计得到的系泊方案,预留的安全欲度适中,能够保障半潜式起重平台在恶劣海况下的生存能力,同时具备较好的经济性。     

锚泊辅助动力定位系统单缆失效影响研究

针对半潜式钻井平台锚泊辅助动力定位系统在海上作业时可能会出现的单缆失效情况。以一艘半潜式平台为例,设计锚泊辅助动力定位系统。通过全动态时域模拟,研究不同的单缆失效模式对半潜式平台锚泊辅助动力定位系统功率消耗、定位精度、缆绳张力等的影响。根据分析结果,在极端海况下,松弛锚泊辅助动力定位系统的背风缆有助于降低定位系统的功率消耗,提高定位精度和系统的安全性,从而为锚泊辅助动力定位系统的工程应用提供一些参考。     

波浪中锚泊半潜式平台的运动

本文在时间域内研究了锚泊半潜式平台在波浪中的运动。运动微分方程中计入了非线性粘性阻尼力、系泊力和二阶横漂力,并采用Newmarksβ方法求解.文中分別讨论了非线性系泊力和二阶横漂力对平台运动的影响。计算结果与已发表的试验结果比较,其吻合程度是令人满意的。     

深海半潜式平台与系泊系统动力耦合的边界约束效应研究

深海浮式平台与其系泊系统的耦合作用显著,在数值分析中,需要合理确定二者耦合边界的模拟方法。本文以深水半潜式钻井平台及其系泊系统为研究对象,将浮体与系泊之间复杂的连接边界简化为固接、铰接和弹簧连接三种边界约束模型,提出了弹簧连接中相关参数的确定方法,并将不同边界约束下系缆张力的计算结果与模型试验数据进行对比验证。通过算例分析,探讨不同边界约束对平台运动、系缆张力及其疲劳损伤的影响,给出设计分析的选择建议。     

半潜平台锚泊辅助动力定位时域模拟研究

随着海洋油气资源开发逐渐走向深海,浮式结构物的定位能力越来越受到人们的重视。锚的泊辅助动力定位系统是将锚泊定位和动力定位相结合的一种新型海上定位系统。它具有安全性高、定位能力强、消耗功率小的特点。本文以某深水半潜式钻井平台为例,通过建立锚泊辅助动力定位时域模拟程序,分析平台在工作海况下的定位精度和功率消耗,并与相应海况下的动力定位进行比较。分析结果表明,该时域模拟程序能较为准确的地反映实际平台的定位情况。与动力定位相比,锚泊辅助动力定位能够取得更好的定位精度和较小的功率消耗,是更理想的定位方式。     

层次分析法在半潜式平台吊装事故成因分析中的应用研究

半潜式钻井平台因其作业性质及工作环境特殊,其吊装作业事故发生率高、事故后果严重。运用层次分析法对半潜式钻井平台吊装事故成因进行定性与定量的综合分析,把平台的人员因素、设备设施因素、环境因素和安全管理因素等有机结合起来建立分析模型,科学客观的得出影响作业安全各因素的相对权重比值,为有效控制减少半潜式钻井平台吊装事故提供科学的决策依据。     

深水半潜式平台张拉锚泊系统失效分析

针对深水半潜式平台在极端工况下张拉锚泊系统失效情况,基于板锚失效上拔过程中位移与承载力的关系曲线,提出在AQWA软件中用非线性锚缆模拟板锚走锚过程的方法,对深水半潜式平台张拉锚泊系统在百年一遇工况下断锚、走锚情况的平台响应、锚缆拉锚力及最大缆张力进行分析。研究表明:断锚时各锚链拉力瞬变,平台迅速发生大距离偏移;走锚时随着板锚的拔出各锚链上的拉力逐渐增大,平台位置逐渐偏移,最后达到平衡状态。单缆断锚时,迎浪向5号锚缆拉力最大;单缆断锚且单锚走锚时,3、6号锚缆拉锚力最大。失效缆超过一根时,平台偏移和单缆最大缆张力均超出规范要求,同时其它锚缆最大拉锚力极有可能出现超过板锚极限承载力的情况,最终造成整个锚泊系统破坏。     

半潜式支持平台系泊系统的设计方法及应用

系泊系统是半潜式支持平台抵抗恶劣海洋环境作用、限制平台偏移、实现海上定位的重要设备，辐射状多点系泊是常用的布置方式。针对该平台系泊系统开展了设计方法和分析流程研究，阐述了系泊系统配置设计，包括系泊缆的数量、抛出长度、单根系泊缆的刚度、直径、破断负荷、定位锚的型式、最大抓力等；系泊系统的布置设计，包括系泊缆之间的水平夹角、系泊绞车、导缆器、定位锚的位置等；同时归纳风载荷、流载荷以及波浪慢漂载荷的常用估算方法；总结适用于该类平台系泊系统设计的规范要求。将上述方法和流程应用于某型半潜式支持平台系泊系统的开发和设计，采用系泊定位分析程序MIMOSA对该系统的定位能力进行分析，研究了系泊缆形状、夹角等参数随张力的变化特征，同时系泊缆按照船级社的规范要求进行衡准，反复调整和优化系泊系统的配置和布置方式，直至系泊系统满足要求，最终设计出较合适的系泊系统。相关方法、流程和结论为实际工程项目提供重要的设计思路。     

立管对深水半潜式生产平台定位性能影响研究

基于三维频域势流理论,计算船体的水动力参数;采用动态耦合方法分析了深海半潜式生产平台各系统之间的相互作用特征,研究了立管系统对锚泊系统定位能力的影响。计算结果表明,立管系统在一定程度上增加了整个系统的刚度,其所受的附加质量和阻尼可降低平台的低频响应,从而降低平台的偏移和系泊缆的张力;海流将增大立管上的拖曳力,使平台偏移更远,锚索上的张力更大;立管系统对锚泊系统定位性能的最终影响需综合考虑多种因素的叠加。对目标平台而言,由于服役海域的流速较大,对立管的拖曳作用较为明显。因此,为确保平台的安全性,当服役海域流速较大时,带有多立管的平台,其锚泊系统的设计应考虑立管的影响。     

深水圆筒型钻井平台张紧式系泊系统设计

基于我国南海海域环境条件,对一座深水圆筒型钻井平台设计一套张紧式系泊定位系统,利用SESAM软件对平台运动响应和缆索张力进行分析计算,得到主要运动响应为纵荡、纵摇和垂荡。分别考虑0°和180°的环境载荷方向,对比得到0°方向的缆索张力更大,且6号和7号缆承受了主要的环境力。分析了平台运动的影响因素,认为缆索夹角设定为35°时较优,适度增大系泊缆初始长度和减小两端锚链长度可较为有效地降低系泊缆受力,系泊缆总根数保持12时（4根×3组）为最优方案。根据分析结果对初始系泊方案进行了优化,在风暴工况下系泊缆最大受力减小了约14.8%。钻井作业工况和一根系泊缆破断工况下,系泊缆受力和平台位移均能满足规范要求。     

Sensitivity Analysis of Air Gap Motion with Respect to Wind Load and Mooring System for Semi-Submersible Platform Design

A design of semi-submersible platform is mainly based on the extreme response analysis due to the forces experienced by the components during lifetime. The external loads can induce the extreme air gap response and potential deck impact to the semi-submersible platform. It is important to predict air gap response of platforms accurately in order to check the strength of local structures which withstand the wave slamming due to negative air gap. The wind load cannot be simulated easily by model test in towing tank whereas it can be simulated accurately in wind tunnel test. Furthermore, full scale simulation of the mooring system in model test is still a tuff work especially the stiffness of the mooring system. Owing to the above mentioned problem, the model test results are not accurate enough for air gap evaluation. The aim of this paper is to present sensitivity analysis results of air gap motion with respect to the mooring system and wind load for the design of semi-submersible platform. Though the model test results are not suitable for the direct evaluation of air gap, they can be used as a good basis for tuning the radiation damping and viscous drag in numerical simulation. In the presented design example, a numerical model is tuned and validated by ANSYS AQWA based on the model test results with a simple 4 line symmetrical horizontal soft mooring system. According to the tuned numerical model, sensitivity analysis studies of air gap motion with respect to the mooring system and wind load are performed in time domain. Three mooring systems and five simulation cases about the presented platform are simulated based on the results of wind tunnel tests and sea-keeping tests. The sensitivity analysis results are valuable for the floating platform design.     

锚泊列阵的设计与研究

虽然随着海洋开发和浮水作业的需要而出现了动力定位的船舶和海上建筑，但锚泊装置作为定位用途，因其较好的经济性而广泛用于水深不大的海域的海上结构物的定位中。本文根据国内外专家对锚泊装置的研究成果，以布设了具有复杂地形地貌海域的１０ｋＷ潮流实验电站为例，探讨针对复杂海底地形的锚泊定位系统的设计方法，并给出完整的设计步骤     

基于GPRS/GPS的海上移动目标监测系统设计

提出了一种运用GPRS/GPS技术实现海上移动目标监控及位置测量的系统设计方案,介绍了监测系统的结构组成及工作原理,阐述了系统嵌入式平台搭建、GPS定位数据获取以及利用GPRS无线通信技术实现远距离数据传输的方案设计与实现,并提出了对海上移动目标异常状况的判断和处理方法。该方案能够满足海上移动目标远程监控及位置测量的要求,并可以有效地降低成本,便于在实际中进行推广和应用。     

Mooring optimization of floating platforms using a genetic algorithm

This paper presents a new procedure for the optimization of the mooring design of floating platforms, in which an automatic design sequence is also established. Regarding the optimization philosophy, the following aspects are dealt with:

• The optimization of the platform heading and its mooring pattern, taking into account the environmental force spreading;

• optimum line length or line tension for each mooring line, associated to the optimization of the mooring line materials and sizes.

Basically, the main goal of this paper is to introduce a new method, which will provide the quickest way to find the best mooring system, defined here as that which minimizes platform responses.A genetic algorithm (GA) is applied in this contribution, and this paper describes exactly the procedure of developing a GA code directed toward the solution of mooring design optimization problems. In order to prove the efficiency and the vast potential of the proposed algorithm as a design tool, sample moorings are analyzed for different environmental conditions and the final results, including the time required to run them, are presented.