适于海上边际油田开发的平台选型与结构计算

通过对边际油田特点和近海结构形式的深入研究,提出适合于海上边际油田的结构形式和开发思路。简易平台和小型浮式生产系统等结构的设计与应用,使得海上中小型孤立小油田的开发安全可行且有利可图。然而渤海油气田有其自身特点,设计一种集采油、生产、储油等多功能于一体的新型移动式平台,也为我国边际油田的高效开发提供了新的思路。在总体性能分析的基础上,对该平台展开结构计算,使其满足强度要求,为将来的实际应用提供理论支持。     

边际油田开发新型平台及水下储油研究

针对渤海海域众多浅水无依托边际油田开发存在的投入成本过高问题,通过技术论证提出新型移动式多功能简易海洋平台概念方案,并对水下沉垫储油的油气置换工艺进行了设计与优化,采用内部收益率、盈亏平衡分析与敏感性分析相结合的方法分析边际油田开发的经济效益与风险承受能力。成功将新型平台概念运用到BZ3-2边际油田项目开发中,并与歧口、涠洲及番禺油田项目的经济效益相比较,结果显示新型平台具有很好的应用前景。     

不同海况下浮式石油平台支墩动态力学分析与结构优化

浮式石油平台作为一种海上石油生产基地,在海上服役过程中,受到各种恶劣多变的海况影响,易导致模块支墩结构发生失效破坏,使上部模块存在整体倾覆的风险。因此,本文以我国浮式石油平台作业较多的南海海域为例,开展在不同海况下浮式石油平台模块支墩动态力学分析与试验研究。通过有限元仿真软件建立上部模块三维模型,开展支墩结构动态力学分析,根据仿真云图找到了支墩危险部位,并用六自由度平台模拟多种海况进行模型试验,验证仿真的正确性。在此基础上对模块支墩进行安全校核和结构优化。试验与仿真结果表明：支墩危险部位为筋板、肘板处,通过加厚、倒角可有效减小危险部位的应力集中及最大应力值,文中提出的六自由度平台模拟海况的试验方法可用于单模块模型的动态力学分析,研究结果为浮式石油平台上部模块支墩的力学分析和设计建造提供参考。     

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。     

船舶碰撞中空夹层钢管混凝土导管架平台损伤分析

针对船舶与中空夹层钢管混凝土（CFDST）导管架平台碰撞问题,利用ABAQUS/Explicit非线性有限元软件建立中空夹层钢管混凝土导管腿导管架数值模型,对船舶碰撞进行数值模拟,对比分析1 m/s、2 m/s和3 m/s的3种碰撞速度下工况下导管架抗碰撞性能、耗能及损伤。从碰撞力、碰撞区域变形以及导管架能量耗散等方面详细研究中空夹层钢管混凝土导管腿作用下导管架整体的损伤模式和动力响应。结果表明：CFDST导管架在船舶碰撞荷载作用下主要由CFDST导管腿耗能,有效控制了结构整体位移变形,提升了整体刚度,有效发挥平台各构件之间组合耗能,结构抗碰撞能力得到明显提升。     

海上桶基平台基础边界条件的简化方法与结构优化

海上桶型基础平台采用桶型基础这一新型的基础型式,桶基平台在结构强度校核计算和结构优化中必须考虑其有限元分析模型的基础边界条件简化问题。本文提出了桶基平台有限元分析模型中的基础边界条件简化方法,将桶型基础边界简化为位移弹簧边界元,给出了弹簧刚度的计算方法。通过模型试验与本文提出方法的计算结果的比较,证明本文提出的方法是正确的。同时,将本文提出的方法应用于桶基火炬平台的结构优化,表明该方法是实际可行的并且对于桶基平台的结构强度校核计算与结构优化有重要意义。对于桶基火炬平台的结构优化采用了适合离散变量优化求解的遗传算法,优化的结果有效地降低了结构重量,降低了工程造价。     

海油陆采平台护底方案优化研究——以胜利油田垦东12区块3号平台为例

胜利油田垦东12区块3号海油陆采平台位于进海路端头,防护非常重要。通过建立潮流数学模型及理论计算确定护底宽度,进而对护底结构进行了优化研究。经过经济技术对比,优选出砼联锁块软体排＋局部抛石结构为3号平台的护底结构方案,该方案具有现场施工效率高,后期维护工作量少的优点。     

半潜平台总体强度分析及方案改造研究

在完成某半潜平台的总体强度分析并实施总装建造后,由于船级社标准的提高及平台工作海域的提升,需对半潜平台进行技术方案改造。根据刚架梁理论及基础设计原理,采用空间刚架梁组合模型快速地评估改造方案的总体屈服屈曲强度。通过试验数据对比和空间撑杆结构力系传递效果以及总体杆件稳定性校核结果对比,确定比较合理的改造方案。对支撑结构与主体结构连接处及支撑管交叉点处进行细化设计并加强。结果表明该平台总体屈服屈曲强度满足规范要求,采用简化方法评估平台改造方案有利于快速实现结构方案的改造优化,为业内平台的设计和改造提供重要的工程参考。     

番禺30-1导管架海洋平台结构振动监测与安全分析

番禺30-1平台是我国首座位于南海海域水深200 m的固定式导管架海洋平台结构,平台结构基频较低,在动载荷作用下平台结构极易发生振动响应,可能对平台结构构件、设备及人员造成一定的安全隐患。现场监测得到的番禺30-1平台结构振动响应统计数据发现,季风期平台结构在波浪作用下发生稳定持续的振动响应,偶然性拖船撞击平台结构桩腿时发生较为强烈的瞬态振动响应。运用有限元数值动力分析方法,结合相关规定对平台结构在波浪及拖船撞击时进行了结构安全性能分析,为平台结构的安全运行及安全保障提供参考价值。     

导管架平台桩基贯入深度的两级模糊模式优选模型

桩基础是海洋导管架平台结构中的重要组成部分，其贯入深度对海洋平台的造价和运营期间的安全性能起着重要的影响。本文在考虑桩－土之间相互作用非线性特性的基础上，采用非线性等效弹筑模拟海底土层对桩基的作用，对桩基进行有限元分析。由于影响海洋导管架平台桩基础贯入深度的因素很多，而且有些因素带有很大的模糊性，本文采用两级模糊模式优选模型对影响因素进行综合评判，最后得出了适合给定荷载和海底地条件下最为合理的桩基贯入深度方案，具有一定的工程应用价值。     

基于水动力性能的TLP结构选型研究

为了解决四种典型结构型式的张力腿平台在中国南海荔湾气田极端海况条件下的选型问题,采用新的相似原则以保证平台的设计拥有相同的相似条件。这些相似条件确保了四种平台具有相似的水动力性能和系泊性能。考虑平台和系泊系统包括顶张紧式立管(TTRs)、钢悬链式立管(SCRs)及筋腱之间的耦合效应,运用动态时域耦合分析方法计算得到平台的动力响应,并通过对比不同结构型式的平台在作业、极限及生存工况下的运动响应以得到最优水动力性能平台。文中还分别对四种张力腿平台的动态响应、筋腱受力、气隙分析和动晕环境条件进行对比分析,分析结果为实际工程提供参考。     

海洋石油平台溢油风险评价研究

通过层次分析法,系统分析了我国钻井平台及生产平台的溢油风险因子,初步建立了该类设施的溢油风险评价指标体系,并运用多级模糊综合评级模型对目标设施的溢油风险进行综合评价。利用该评价方法对渤海某一钻井平台进行溢油风险分析,结果表明该平台溢油风险等级较低,风险因子中海区环境及平台疲劳老化程度的风险相对突出。该评价方法可及时判断目标设施的溢油风险等级,为减少、预防各类平台溢油事故提供技术支持。     

Chalk shore platform erosion in the vicinity of sea defence structures and the impact of construction methods

Erosion of the intertidal chalk platform in the vicinity of groynes and seawalls is evident to the naked eye along many stretches of the engineered coastline of southeast England, leading to undermining and eventually failure of these structures. However, quantification of the magnitude and spatial extent of the erosion has been difficult to date because of a lack of data about the past elevation of the platform. The application of softcopy photogrammetry makes it possible to recreate past platform elevations from historic air photographs and to compare these with elevations from modern air photographs. Coastal sea defence structures have been installed along the chalk coast east of Brighton at various dates over the past 70 years. During this period, the construction methods have changed from predominantly manual labour to a reliance on heavy machines. The analysis of erosion patterns around structures built since the 1970s using heavy machinery show that surface lowering is 4 to 25 times greater in the vicinity of these structures than across the platform as a whole. In contrast, there is no similar pattern of increased erosion around structures built using predominantly manual labour in the 1930s. A four fold increase in average surface lowering is found also along a vehicle trackway that crosses the mid platform. Depressions developed by enhanced lowering in the front of seawalls generate their own dynamic of increased erosion by trapping pebbles and cobbles that enhance the abrasion of the chalk through bedload transport under standing waves in front of the walls.     

双层自行式施工平台结构强度评估

以一种适合港口施工作业的新型自行式施工平台为研究对象,介绍了该型平台特点与工作流程。根据其工作行走状态及载荷特点,使用有限元方法分析多工况下平台的结构屈服强度,并根据规范进行平台和桩腿结构屈曲评估。该平台由上下两层平台组合而成,针对此平台上下层接触的特点,探讨了不同类型MPC,ABAQUS接触分析的结构强度计算结果。研究对自行式海洋平台设计具有借鉴意义,并对平台结构强度计算研究提供了一定参考。     

海洋导管架平台优化中灵敏度分析的解析方法

基于杆件有限单元法和海洋导管架平台的结构特点，提出了一种导管架平台灵敏度分析的简化解析方法，给出了灵敏度分析的解析公式，指出可以在结构有限元分析的同时采用此解析方法进行灵敏度分析，相对有限差分法和半解析方法能够在很大程度上提高计算精度，减少结构重分析的次数，利用编制的灵敏度分析计算程序，对渤海BZ28－1油田储油平台进行了灵敏度验算，证明了该方法的有效性和可行性。     

基于多态模糊贝叶斯网络的半潜平台安装风险分析

针对半潜式平台安装作业风险评估中存在的风险多态性和模糊性问题,构建了一种多态模糊贝叶斯网络风险分析模型。根据行业规范推荐标准定义语言性评价模糊集,描述根节点的事故状态发生概率,克服了传统方法中确定性概率难以获取的困难。利用相似性聚合法结合置信度指标融合专家意见,引入改进的去模糊化转换方法,提高了专家知识经验转化为定量数据的合理性和可靠性。基于贝叶斯网络的双向推理和敏感性分析技术,实现了工程作业全过程的风险评估。通过对陵水17-2项目半潜平台整体吊装过程进行风险分析,验证该模型的合理性与有效性,为半潜平台安装作业风险管理与防控策略制定提供指导。     

固定式海洋平台结构风险设计方法综述

海洋平台的结构设计中主要考虑海洋环境和工作荷载作用,但近年来事故荷载的影响日益引起设计者关注。在此背景下,以固定式导管架平台结构为目标,综述当前针对事故荷载的风险设计方法的应用现状。首先论述在事故极限状态设计中应用风险分析的必要性;随后综述通用规范,如NORSOK、DNV、API等规范系列中对风险分析方法的使用现状,包括风险决策的不同层次、安全标准的各类形式,重在分析各类规范相关规定的异同,探讨各类方法的适用性;最后结合我国现状,论述若针对事故荷载编制基于风险方法的设计规范,目前尚存的问题,以及解决途径。     

Characteristics and distribution patterns of reef complexes on the carbonate platform margin in deep water areas: the western South China Sea

As a potential oil and gas reservoir, reef complexes have been a research focus from petroleum geologists for a long time. There are favorable conditions for the development of reef complexes in the South China Sea; however, their internal structures, evolution and distribution are still poorly understood. Based on 2D and 3D seismic data, the internal structures and evolution patterns of the reef complexes on the carbonate platform margin in the deep water areas over the western South China Sea were studied in detail. The result shows that two types of reef complexes, i.e., fault controlling platform margin reef complexes and ramp reef complexes have been developed in the study area. The reef complexes have independent or continuous mound or lenticular seismic reflections, with three internal structures (i.e., aggrading, prograding and retrograding structures). There are different growth rates during the evolution of the reef complexes, resulting in the formation of catch-up reefs, keep-up reefs and quick step reefs. The study also reveals that different platform margin reef complexes have different internal structures and distributions, because of the different platform types. These results may be applied to the exploration and prediction of carbonate platform margin reef complexes in other areas that are similar to the study area.