深水钻井隔水管避台撤离动力与长度优化

钻井平台作业过程中遭遇强台风时,可能由于种种原因导致隔水管未被完全回收,平台只能下挂隔水管实施撤离。撤离过程中隔水管受到强烈的海流载荷作用,使平台的撤离航向与航速受到严重限制。提出隔水管避台撤离分析方法,建立软硬两种悬挂模式下撤离隔水管有限元模型,进行不同航向与航速下的隔水管悬挂撤离分析,研究隔水管悬挂撤离作业窗口,并对隔水管悬挂长度进行优化。分析表明,隔水管软悬挂撤离作业窗口较大,推荐平台采用软悬挂模式进行撤离,如不具备软悬挂实施条件,提前回收部分隔水管并将其余部分硬悬挂在平台上进行撤离也是一种可行的方案。     

导管架平台拆除过程稳定性及影响因素分析

现有服役海洋平台正逐步走向老龄化,海洋平台拆除成为海洋工程新的经济增长点。针对达到服役年限的导管架平台,基于数值分析方法模拟拆除过程,开展平台在不同拆除阶段和环境载荷等参数下的稳定性及影响规律研究。基于钢结构整体稳定性理论,以导管架平台拆除过程中顶点位移为参考,定义导管架平台拆除作业稳定性指标,提出拆除作业阶段划分方法,通过分析导管架平台在不同影响因素作用下拆除过程稳定性响应,给出拆除作业建议。选取我国南海某4裙12腿进行实例分析,结果表明:主桩腿对导管架平台起决定性承载作用,拆除部分主桩腿后需要引入外部支撑力,以保证拆除作业安全进行;拆除构件越多,来浪方向和环境载荷大小对平台影响越加显著。研究结果可为导管架平台拆除作业提供参考。     

Truss Spar平台在浮卸作业过程中结构强度分析

在桁架式深吃水立柱式平台(Truss Spar)运输作业的浮卸过程中,半潜驳船不断压载下潜直到Truss Spar平台自浮后拖离驳船。针对浮卸作业的双浮体状态,提出Truss Spar平台在与半潜驳船发生接触情况下的载荷计算方案并进行结构应力水平评估。基于三维势流理论及SESAM软件,考虑平台及半潜驳船双浮体之间的水动力相互影响,首先对双浮体系统进行频域下求解,得到波浪诱导载荷;然后在时域下求解波浪中双浮体的运动方程及产生的接触力;最后将这两种载荷下的结构强度分析结果进行线性叠加,得到Truss Spar平台在波浪诱导载荷及接触力联合作用下结构应力水平。对比不同波浪方向及周期下的接触力结果,研究Spar平台结构整体应力水平及高应力区域位置特点,对总体强度水平进行评估。     

深水半潜式钻井平台动力定位最优作业方向研究

从动力定位的角度,以深水半潜式钻井平台为研究对象,对其在不同方向环境载荷作用下的动力定位进行时域模拟,得到作业工况各角度下平台水平方向位移以及功率消耗的时历。通过最优精度方向角和最优功率方向角的求解,最终得到平台的最优作业方向,满足海洋平台正常作业高精度、低能耗的要求,为平台的工程作业实践提供参考,并为模型实验提出新的研究方向。     

基于准动态模型的提油作业拖轮适用性分析

目前,由于串靠外输方式具有对船舶吨位差异及装载状况要求小、海况适应力强、系泊力小、解脱迅速等优点,而被广泛运用于浮式生产储卸油平台(FPSO)外输作业中。串靠提油作业时,位于穿梭油轮尾部的拖轮能够提供的最大有效拖力直接影响到了作业的安全性。为完善串靠提油作业时所需拖轮拖力的研究,提出更加合理的拖轮选型理论依据,就需要对拖力进行数值计算。首先,对FPSO与穿梭油轮串靠外输系统绕系泊单点旋转时所受风、浪、流等环境载荷进行全面考虑,建立了准动态受力平衡模型;然后,运用经验公式及AQWA软件计算出环境载荷大小,并依据计算结果拟合出环境载荷曲线;最后,配合受力平衡方程求解出能够保障作业安全进行所需的最小拖力。依照此方法计算所得拖力选取的拖轮能够兼顾作业安全性和使用经济性。     

自升式钻井平台抗冰特性试验研究

自升式钻井平台在设计时通常不考虑冰荷载的作用,要实现冰区作业,首先需要对该类平台的抗冰能力进行准确评估。本文通过开展冰池试验,对自升式钻井平台冰载荷作用机理、结构冰激特性以及抗冰方法等进行研究。海洋结构受到的冰荷载大小以及结构响应值与冰厚密切相关,冰激振动机理与冰厚无关,探究不同冰速和冰厚下冰荷载及振动响应的时程曲线,可发现低冰速下结构展现出的准静态响应特征以及高冰速下的随机响应特征。冰激振动的发生是结构固有特性、冰速、冰厚、冰材料参数等因素共同影响的结果,其作用机理尤为复杂,本研究侧重于桁架式自升式平台冰区作业中结构冰激振动特性研究。     

海洋导管架平台的极限强度分析

海洋导管架平台的极限分析是一项较新的研究课题，随着海上采油事业的飞速发展，它已越来越受到海洋工程设计及维修部门的重视。其研究成果不仅能用于设计结构的应力校核，尚可用于现有平台结构的整体安全估算。本文利用非线性模拟技术及线性分析程序的完美结合。成功地分析计算了受集中哉茶作用的空间框架结构，及受静载荷和环境载荷作用下的真实导管架平台极限强度。     

动力定位平台协同运动控制与栈桥运动响应研究

随着海上油气开采作业及海上风电运维项目对于人员安全性、舒适性提出的越来越高的要求,生活支持平台应运而生。生活支持平台与生产平台通过栈桥连接。如何在复杂的海洋环境中保持栈桥的安全性,对于保障人员生命安全,尽可能地延长作业时间以及节约项目运营成本都有着重要意义。针对一座配备动力定位系统的生活支持平台和一座锚泊辅助动力定位的生产平台以及它们之间搭载的栈桥展开研究。设计了基于一致性算法的跟踪控制器,以实现两平台间的协同运动控制,使两平台间的距离不超过栈桥的可伸缩长度范围。在此基础上,研究不同环境载荷方向下栈桥的运动响应情况。当环境载荷方向从0°变化到90°时,伸缩量和变幅角增大,而回转角减小,它们变化的频率也存在一定差异,其中回转角对于环境载荷方向的变化最为敏感。     

半潜式起重拆解平台重型吊机基座疲劳损伤分析

本文对半潜式起重拆解平台上的吊机基座在工作载荷和波浪载荷下的组合疲劳损伤进行了分析研究。首先,建立了吊机基座与主船体连接结构的有限元模型,对疲劳热点区域进行了局部细化,并根据API规范的推荐做法计算吊机基座在工作载荷下的疲劳损伤;然后,结合不同作业工况和工作海域的影响,采用谱分析方法计算吊机基座在波浪载荷下的疲劳损伤;最后,对基座总疲劳损伤进行了组合分析。研究结果表明,多数热点部位的疲劳损伤都是以吊机工作载荷疲劳为主;局部热点由于船体结构布置的原因,波浪疲劳占比更大。吊机基座在设计时应综合考虑工作载荷疲劳损伤和波浪疲劳损伤两因素,才能保证基座在平台运营期间内的疲劳寿命。     

沙箱对桩腿耦合装置的影响研究

桩腿耦合装置(简称LMU)在平台浮托安装过程中上部组块插尖与导管架桩管对接期间起缓冲作用,是海上浮装的最重要装置之一。运用非线性有限元软件ABAQUS,对相同尺寸、受相同垂向载荷作用的有沙箱和无沙箱的LMU分别进行了显式准静态和动态数值模拟,并将计算结果进行对比,以考察沙箱对LMU力学特性的影响。结果表明,与无沙箱的LMU相比,有沙箱的LMU能够承受较大的外载荷作用,可提升外套筒钢材的使用效率,较迅速地降低载荷转移作业过程中整个平台的运动速度,提高平台浮托安装过程中能量吸收速率,并且能减小LMU在动态过程中的最大应力。     

Impact Analysis of Air Gap Motion with Respect to Parameters of Mooring System for Floating Platform

In this paper, the impact analysis of air gap concerning the parameters of mooring system for the semi-submersible platform is conducted. It is challenging to simulate the wave, current and wind loads of a platform based on a model test simultaneously. Furthermore, the dynamic equivalence between the truncated and full-depth mooring system is still a tuff work. However, the wind and current loads can be tested accurately in wind tunnel model. Furthermore, the wave can be simulated accurately in wave tank test. The full-scale mooring system and the all environment loads can be simulated accurately by using the numerical model based on the model tests simultaneously. In this paper, the air gap response of a floating platform is calculated based on the results of tunnel test and wave tank. Meanwhile, full-scale mooring system, the wind, wave and current load can be considered simultaneously. In addition, a numerical model of the platform is tuned and validated by ANSYS AQWA according to the model test results. With the support of the tuned numerical model, seventeen simulation cases about the presented platform are considered to study the wave, wind, and current loads simultaneously. Then, the impact analysis studies of air gap motion regarding the length, elasticity, and type of the mooring line are performed in the time domain under the beam wave, head wave, and oblique wave conditions.     

海上固定式平台结构安全储备研究综述

海洋平台长期暴露在海洋环境当中,因此复杂的海上环境载荷以及爆炸、火灾等偶然载荷作用会对平台的安全造成很大的威胁。安全储备概念的提出就是为了对结构的安全性进行量化评价。对现阶段结构安全储备的研究进行分析和总结,为海洋平台结构安全性的定量分析提供思路,从而能够更合理地提高海洋平台结构的安全储备。首先概述了海洋平台方面安全储备的发展过程。综述了结构安全储备方面的相关概念、分类方式、评价标准以及相关的安全储备性能指标。从确定性研究方法和基于概率的研究方法两方面,对海洋平台安全储备研究现状进行对比和总结,并分别列举了构件层次的安全储备和与海洋平台结构相关的RSR和CMR等安全储备指标及研究方法,并提出了一些关于海洋平台结构安全储备研究的问题和思路。     

Dynamic analysis of tension leg platform for offshore wind turbine support as fluid-structure interaction

Tension leg platform (TLP) for offshore wind turbine support is a new type structure in wind energy utilization.The strong-interaction method is used in analyzing the coupled model,and the dynamic characteristics of the TLP for offshore wind turbine support are recognized.As shown by the calculated results:for the lower modes,the shapes are water’s vibration,and the vibration of water induces the structure’s swing;the mode shapes of the structure are complex,and can largely change among different members;the mode shapes of the platform are related to the tower’s.The frequencies of the structure do not change much after adjusting the length of the tension cables and the depth of the platform;the TLP has good adaptability for the water depths and the environment loads.The change of the size and parameters of TLP can improve the dynamic characteristics,which can reduce the vibration of the TLP caused by the loads.Through the vibration analysis,the natural vibration frequencies of TLP can be distinguished from the frequencies of condition loads,and thus the resonance vibration can be avoided,therefore the offshore wind turbine can work normally in the complex conditions.     

无人船现状及发展趋势综述

无人船是海洋技术发展的产物,作为一种新型技术手段目前已在海洋调测和防务领域广泛应用.本文从无人船系统的组成、应用领域和发展现状出发,归纳总结无人船的关键技术,并研究其发展趋势.作为一种水面机动载体,无人船关键技术包括特型平台设计技术、运动控制技术和通信技术3个方面,其核心是围绕任务内容、载荷原理、使用环境特点,以应用设计、功能开发为主体的系统集成和应用.现阶段无人船主要作为传统海上工作方法的补充,在遵守、参照现有各种法规、技术标准要求的前提下,搭载已成型的船用任务载荷,按照载人船舶的作业模式、施工惯例投入各种应用.未来随着材料技术、人工智能、通信技术的发展,以及相关政策、法规的建立、健全,无人船将逐步成为一种独立的技术手段,形成一系列新的作业模式和技术方法.     

海床基自动监测平台技术的研究应用

介绍了海床基自动监测技术国内外进展，就海床基自动监测平台系统的关键技术进行了论述。海床基自动监测平台系统是携带众多海洋环境观测传感器在海底工作的、自容式综合测量装置。它可布设于河口、港湾或者近海海底，对悬浮泥沙参数、海洋动力参数、温、盐和水质进行长期、同步、自动测量；系统回收后，通过系统软件建立各种海洋动力条件下特别是大风浪条件下悬浮泥沙的运移规律；建立温、盐、水位、流速剖面和通量、水质的时空变化规律。将多个站点的监测数据进行综合处理建立起海洋水体交换生态环境的时空联系，为科学地管理、治理和利用海洋自然环境造福人们提供决策依据。     

基于实测应力的半潜平台疲劳损伤分析

疲劳破坏是海洋结构物发生破坏的一种主要形式,深水半潜平台在海上运输、作业、停滞时会受到交变的风、浪、流载荷作用,进而引起结构关键节点处的疲劳损伤,影响平台安全性。以"海洋石油981"半潜钻井平台为研究对象,利用光纤光栅应变传感器对结构高应力区进行应力监测,获取测点处应力时历数据。将监测位置划分为四个监测板块,采用四点雨流计数法对测点应力进行处理,得到以离散形式给出的应力循环幅度与相应循环周次。参照DNV《海上钢结构疲劳设计规范》推荐的S-N曲线,基于Miner线性疲劳累计损伤原则,得到各个测点处的总体疲劳损伤度。选取具有最大疲劳损伤度的危险测点,并结合海上实测总时长,预测半潜平台的总体疲劳寿命。     

海洋平台结构实时安全监测系统

阐述了海洋平台结构实时计算模型的建立和修正方法，确定了在海洋环境监测的基础上本系统实时环境荷载，提出了海洋平台结构实时安全评估的方法，采用Delphi开发工具，开发出了Windows应用程序“海洋平台结构实时安全监测系统”。该系统于1998－1999年和1999－2000年冬季两次在渤海JZ20－2MUQ平台上试运行，实时监测了JZ20－2MUQ平台两个冬季的安全状况。     

重力式海洋平台沉箱的断裂分析

研究重力式海洋平台沉箱的表面裂纹最大深度,通过考虑沉箱有一个内表面裂纹,将问题简化为无裂纹重力式平台问题和带裂纹矩形板问题的叠加,应用有限元方法对重力式海洋平台无裂纹情形进行了静力分析,得到了与裂纹位置对应处的环向拉应力。计算裂纹矩形板的应力强度因子,得到海洋环境荷载下沉箱内表面裂纹的最大深度为0.066 8m,计算结果可供海洋平台的设计参考。     

基于黏聚单元法的抗冰海洋平台与层冰相互作用数值模拟

通过商业有限元软件LS-DYNA采用黏聚单元法模拟层冰的断裂问题,在IIHR冰池模型试验相同缩尺比参数下对KULLUK抗冰平台受到的冰力进行数值计算,探究冰厚与冰速等冰况参数对平台冰力的影响。计算结果表明,在极地作业平台主要遭遇北极海域冰况范围下,相同冰厚情况时冰速变化对倒锥形结构平台的横向冰力影响不大,而同冰速时冰力随着冰厚的增加接近线性增加。同时将计算所得结果与同条件下IIHR冰池模型试验数据、ARCTEC、ACL非冻结模型冰试验数据、实船数据和通过ISO19906规范中提供的针对大锥面结构受到层冰冰力的经验公式计算所得数据等进行了对比,验证了选用冰参数的可靠性以及该数值模型在模拟大尺度宽锥形平台遭受层冰作用问题中的适用性。