半潜式钻井平台工作水深及平台吃水变化对平台气隙响应的研究

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1、半潜式钻井平台工作水深及平台吃水变化对平台气隙响应的研究TheAirGapResponseStudyofTheWaterDepthandDroughtofSemi-SubmersibleDrillingplatform领域：船舶与海洋工程程作者姓名：宋春旺旺指导教师：杨树耕教授耕企业导师：宋林松高级工程师松天津大学建筑工程学院2014年5月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

2、的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者

3、签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要保持足够的甲板气隙高度以减少甲板上浪的概率是确保半潜式钻井平台结构安全和正常作业的必要条件，需要在平台设计和基于作业地点的评估过程中进行分析计算。半潜式平台是浮式海洋结构物，根据波浪势流理论，平台受到的波浪力可分解为辐射和绕射两种作用力，平台在这些力的作用下会发生运动，此外随着波浪的运动波浪表面高度也在不断变化，为避免甲板遭受波浪抨击，应保证平台甲板始终高于波平面。所谓气隙就是平台甲板底部与波浪表面之间的垂向距离，本文针对波浪对平台运动及

4、气隙的影响进行了较为深入的研究。在论文的开始部分，对波浪理论进行简单的回顾和介绍；在论文的第二部分，结合一座半潜式平台的算例，对随机波浪下的结构运动和气隙响应进行了分析和研究。本文的主要研究方法为采用边界元数值法计算出算例平台的运动响应函数和设定计算位置点的波面升高响应函数，将二者叠加求得给定点的相对波面升高响应函数，结合波浪谱并根据线性变换原理计算得到给定海况下的谱函数，以3小时为统计时长，对平台的气隙响应进行了统计预报。文章还对工作水深、平台吃水、波浪周期和浪向等可能影响气隙的参数进行了深入的

5、研究，给出了平台设计时需要重点关注的气隙探测点。本文在波浪模型和平台运动模型上仅考虑一阶绕射，不考虑二阶及更高阶绕射，并且用不对称扩大因子对所计算的波面升高进行修正，相对于二阶及高阶计算，简化了计算并基本符合工程应用需要。关键词：随机波浪；边界元方法；势流理论；波浪诱导运动；平台气隙万方数据ABSTRACTAsfarasthesemi-submersibledrillingunitisconcerned,itiscriticalfortheunittohavesufficientairgapand

6、acceptablylowprobabilityofwave-in-decktoensurethestructuralintegrityandoperationsafety.Thisneedstobecarefullyanalyzedindesignaswellasinthesite-specificassessmenttodemonstratethefitness-for-purposeoftheunit.Thesemi-submersibleplatformisafloatingoffshor

7、estructure,forwhichthewaveforcecanbecategorizedintoradiationforceanddiffractionforce.Theunitmovesalongwiththewavesandthewavecrestvariessimultaneously.Theplatformshouldalwaysbefreefromwavecresttoavoidthewaveimpactintothedeck.Theso-calledairgapisthevert

8、icaldistancebetweenthewavecrestandthebottomofthesteelofthecellardeck.Thispaperwillinvestigatetheinfluenceofthewaveonthemotionoftheplatformaswellasontheairgap.Inthefirstpartofthepaper,thewavetheoriesarebrieflyreviewed.Inthesecondpart,thefloatin