自升式海上钻井平台结构的模态分析及地震反应的谱分析

本文对某自升式钻井平台结构进行了模态和地震反应分析。用等效桩腿的处理方法把平台结构简化为空间梁系有限元力学模型,采用我国《海上固定平台入级与建造规范》中规定的标准地震谱曲线.首先计算了平台结构前五阶固有频率和模态,然后用基于模态叠加法的谱分析法求出平台结构和桩腿各部位的最大位移和应力反应。最后给出了该平台结构在30m和50m水深海域、桩腿为插桩式和沉垫式两种固定型式下的计算结果和比较。     

自升式平台拖航工况桩腿设计标准研究

本文对自升式钻井平台拖航工况桩腿的外力、内力和应力设计标准进行了综合分析。分别按照美国船检局、英国劳氏船级社、挪威船级社和我国船检局的近海移动式钻井平台入级和建造规范对我国建造的自升式平台桩腿结构进行分析计算。将所得的结果列表并绘出曲线,进行了综合分析。其结论为应用近海移动式钻井平台入级与建造规范和对这种自升式平台设计提供适当的依据.     

海上自升式钻井平台结构非线性分析

本文分析海上自升式钻井平台结构特征及其桩腿结构非线性大位移特点,采用非线性有限元分析方法,提出考虑剪切影响的三维梁单元几何非线性分析新的方法,并编制相应分析程序,对自升式钻井平台桩腿结构非线性问题进行了合理地分析,取得合理的分析结果.文中还通过自升式钻井平台实例分析说明了此法的应用.     

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。     

自升式平台穿刺过程结构响应研究

为减少自升式平台穿刺造成的损失,需要对自升式平台穿刺过程中的结构响应进行研究。根据某典型平台图纸,使用有限元法建立细化模型。在穿刺过程中采用CONNECTOR单元及非线性弹簧模拟自升式平台围阱区的齿轮齿条接触及桩土作用。考虑到模型中包含的高度非连续过程,穿刺过程采用显式动力学方法求解。通过分析模型穿刺后的结构形态,危险点分布,穿刺速度对结构的影响及预压载值的变化,探讨自升式平台穿刺过程中的结构响应特征。结果表明:平台导向板附近桩腿结构最容易在穿刺中损坏;穿刺速度对与桩靴相连的桩腿结构影响很大;为减少穿刺对结构的影响,可以考虑主动刺穿或减少气隙进行单桩预压载等措施。     

复杂地层下土塞破坏模式在大型自升式钻井平台插桩中的应用

自升式钻井平台在海洋石油开采中得到了广泛的应用。桩腿的刺穿安全性分析是钻井平台插桩分析的重点。随着钻井平台建造越来越大,压载过程中,桩靴对土层的破坏模式也发生了改变,一种新的土层破坏模式(土塞破坏模式)在大直径桩靴压载过程中经常发生。分析了在复杂地层下,常规破坏模式和土塞破坏模式发生的机理,并对土塞破坏模式下计算桩靴入泥深度的基本公式进行了介绍。根据多次工程实践以及案例分析表明,土塞破坏分析模式能够较为准确地预测大型钻井平台在复杂地层下的桩靴入泥深度,为钻井平台操作者提供可靠的资料和安全分析。     

水下桩腿长度变化对浮式结构固有频率的影响研究

为了分析带支腿浮式结构水下桩腿处于不同的长度时振动固有频率的变化情况,采用有限元方法和三维线性水弹性理论对一理想的带支腿浮式结构进行研究,分工况计算了3种弹性模态的干、湿固有频率。结果表明对于同一阶弹性模态来说,结构主体平台振型是决定水动力系数大小的主要因素,桩腿水下长度是次要因素,而振型又受到桩腿长度的制约;桩腿水下长度的改变对带支腿浮式结构的干模态固有频率以及湿固有频率都有较明显地调制作用。对于干模态固有频率来说,桩腿关于船身越趋于对称分布时结构的共振频率越高;对于湿固有频率来说,水下桩腿长度地增加有迫使共振频率趋向低频方向移动趋势。     

自升式平台的非线性随机波浪载荷响应

本文对受随机波浪载荷的自升式平台结构非线性随机响应,在时域内作了动态分析。分析中考虑了平台桩腿与海底间的相互作用,用随机模拟的方法产生随机波浪外载荷,并考虑了Morison 力中的非线性,在时域内采用 FFT 法进行了动态响应计算。给出了自升式平台 Dyvi-Gama 在随机波浪载荷作用下的非线性随机响应的极值响应结果,并对所得极值作了若干随机分布分析,指出在所分析的结构响应中考虑非线性因素的情况下,几种分布中,唯有冈贝尔(Gumbel)分布较好地描述了其极值分布特征。     

基于数据库的钻井平台插桩就位预测系统设计与实现

为满足海上自升式钻井平台的合理选型,设计制作了钻井平台插桩就位预测系统。该系统实现了海底地质构造成分、周围管线电缆信息、就位处老桩靴印影响、对接生产平台结构布置等数据信息的统一管理,并结合钻井平台插桩就位的工作经验,将钻井平台选型及就位方案设计过程规范化、模型化。通过对数据库的不断完善和应用,完成钻井平台、生产平台、海底地质资料的存储、管理及应用。     

老龄自升式平台极限承载能力与体系可靠性分析

通过海洋平台桩-土非线性弹簧模型的研究,结合桩基荷载-位移数据计算程序的编制,为工程实际应用提供简便可靠的方法。对某自升式钻井平台在完好状态和受损状态下的极限承载能力作了对比研究,通过逐级增加载荷的方法,基于精确计算模型对平台结构进行非线性分析,具体依据载荷类型、载荷作用力方向等,得到12种计算工况,研究老龄平台在受损状态下对强度储备的影响,并评估其安全状况。考虑外界荷载的随机性和不确定性,基于极限承载能力分析,采用等效荷载法,运用JC法进行平台体系可靠性计算,分析完好平台与老龄平台的结构体系可靠性,并作对比研究。     

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。     

自升式平台穿刺计算方法探讨

自升式平台的穿刺会对平台结构或桩腿造成不同程度的损伤,因此非常有必要对作业井位进行插桩穿刺安全性评估。在总结国内外穿刺计算方法的基础上,首先分析了接近穿刺状态下上覆砂层的抗剪切能力,对桩基承载力公式进行了修正;然后对穿刺安全系数进行了探讨,推荐了平台作业期处于台风季时采用的安全系数;最后提出了更完善的穿刺分析和作业流程,并以HYSY9××平台在某井位插桩计算为例验证了所提出的方法。     

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。     

自升式钻井平台水下部分检验的一种新方法

为确保钻井平台常年处于海上作业的安全,各国船级社都规定了对平台水下部分定期检验的要求。平均每隔两年进行一次水下部分的检验,每隔四年进行一次特别检验,且延期最长不得超过12个月。对自升式海上钻井平台来说,“水下部分”指的是水下部分的桩腿和桩靴,特别是桩靴,在海底插桩作业时易受损坏。而桩腿与桩靴连结处,更是验船师最为注意的地方。因此,如何使桩靴“出水”(升出水面)或“不出水”而能为验船师提供     

自升式平台水平偏移的数值模拟方法研究

自升式平台的水平偏移会增加作业难度,严重时降低平台的坐底稳定性。基于平台主体发生水平偏移U的原因,将水平偏移分成三部分:桩腿弯曲引起的水平偏移Ub,桩靴转动引起的水平偏移Ur以及桩靴平移引起的水平偏移Ud。利用有限元软件ABAQUS建立圆柱腿自升式平台-地基耦合模型,考虑桩土之间法向挤压、切向摩擦的接触关系,利用Coulomb定律计算摩擦力。利用子程序DLOAD实现波浪力的加载,波浪采用Airy波模型。针对桩周无回填土体、桩周土体未完全固结以及固结完成三个阶段,探究桩靴直径、回填土强度、以及埋置深度对U,Ud和Ub的影响。并与中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》(2005)中推荐的方法进行对比。最后给出了相关的结论。     

喷冲系统降低拔桩阻力有效性的试验研究

自升式作业平台是勘探开采海洋油气资源的重要装备。在其使用期内,需要多次移动位置。移动之前,自升式平台通过桩腿拔出桩靴。拔桩过程可能因地质条件复杂而费时费力。喷冲系统对降低拔桩阻力的功效明显。通过单喷嘴试验,本文研究不同地质条件下的喷冲参数变化规律,并探讨参数之间的相互影响。通过桩靴模型喷冲试验,验证喷冲系统降低拔桩阻力的有效性。试验结果将为进一步设计能够有效降低自升式平台拔桩阻力的喷冲系统提供技术支持。     

半潜式平台结构分析中波浪理论的选择问题

设计各种活动式钻井站(如坐底式、自升式、半潜式钻井平台)和其它各种海洋工程结构时,为了计算波浪载荷,都要根据作业区的水深选用认为合适的波浪理论,借以计算波内水质点的速度和加速度.本文从工程应用的角度,对半潜式平台结构分析时关于波浪理论的选择问题进行了探讨,还对司托克斯五阶理论的实际应用作了简要的介绍.     

多桩锥体海洋平台结构冰荷载遮蔽效应离散元分析

在海冰与多桩锥体海洋平台结构的相互作用中,平台结构总冰力在海冰流向和桩腿方位的影响下呈现出显著的遮蔽效应。采用具有粘结-破碎效应的离散元方法,基于GPU并行的高性能计算,对不同冰向下锥体海洋平台结构的冰荷载进行了数值分析,确定了不同冰向下平台结构各桩腿的冰力衰减系数并分析了总冰力的遮蔽效应。最后,对自由边界影响下多桩平台结构冰荷载遮蔽效应的产生机理进行了讨论。本文工作可为多桩腿平台结构的冰荷载特性、冰激结构振动以及冰区结构设计提供参考。     

胜利六号近海自升式移动钻井平台的插拔桩问题的研究

胜利六号自升式钻井平台在渤海埕北19井施工时,由于插桩过深,造成桩脚起拔困难。这引起了国内外有关专家的普遍关注。本文从分析黄河口地层沉积特征入手,通过对平台单桩承载力、单桩抗拔力的计算,评价胜利六号平台在这一区域施工的可行性。最后对平台桩脚的起拔方法进行讨论。这对该平台今后在这一地区开展工作具有指导性的现实意义。