内波对深水浮式平台总体性能影响分析

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1、内波对深水浮式平台总体性能的影响分析摘要世界上许多地方都可以观测到海洋内波，这些地区包括阿达曼海，苏禄海和南中国海。海水深度、密度层化和洋流等是引起这种大振幅波动传播的因素。尽管海洋内波曾经严重干扰了离岸勘探和钻井操作，但关于海洋内波对海洋浮式平台及其系泊／立管系统的影响并没有进行广泛的研究。中国新近发现的许多深水油气资源恰好位于受内波影响的区域。最近，有报道称在南中国海发生的浮式平台过度的过度运动和立管系统破坏的事件被认为与内波的影响有关。本文研究的目的就是建立～种合理的基于观测的内波数值模型，旨在研究海洋内波对深水浮式平台(包括：立柱式平台，半潜式平台和张力腿平台)总体性

2、能的影响。内波模型是结合非线性孤立波KdV方程解建立起来的，用于模拟发生在海洋密度跃层处具有巨大前导波和较小、较慢线性曳尾波特征的海洋内波。相应地，涉及雅各布椭圆方程且具有通解的KdV方程用于捕捉海洋内波的物理学性质；泰勒．戈德斯坦方程的解用于获得密度跃层的影响。因此，海洋内波可以以孤立波包的形式进行模拟，这种波包展现出与卫星观测图片相类似的具有衰减振荡的内波波形。非线性内波是以波高作为其特征的，波高可以超过50米，在密度跃层附近存在水平的剪切流。本文通过时域非线性完全耦合分析方法研究内波对深水浮式平台的影响。内波数值模型作为工具应用于一个耦合分析软件HARP，其中船体，系泊

3、系统和立管系统作为一个整体进行考虑。该软件将用于研究内波对平台总体运动和系泊、钻井系统完整性的影响。本文的研究对未来位于内波现象显著区域所进行的海上勘探和钻井操作具有参考价值。关键词：海洋内波；Dnoidal模型；浮式平台；系泊系统；钻井立管内波对深水浮式平台总体性能的影响分析AbstractInternalwaveshavebeenobservedinmanypartsoftheworldincludingtheAndamanSea,SuluSeaandSouthChinaSeaamongothers．Thefactorsthatcauseandpropagatethese

4、largeamplitudewavesincludebathymetry，densitystratificationandoceancurrents．Althoughtheireffectsonfloatingplatformsanditsmooring／risersystemshavenotbeenextensivelystudied，thesewaveshaveinthepastseriouslydisruptedoffshoreexplorationanddrillingoperations．SeveralChina’Snewdeepwateroilandgasdisc

5、overiesarealsolocatedintheintemalwaveaffectedareas．RecentoffshoredevelopmentsinSouthChinaSeahavereportedexcessivefloatingplatformmotionsandrisersystemdamages，whichareexpectedtoberelatedtointernalwaves．Thepurposeofthispaperistodevelopareasonableinternalwavenumericalmodelbasedontheobservation

6、s，andtargetedtostudyitsimpactondeepwaterfloatingplatformssuchasSPARs，SEMIsandTLPs．TheintemalwavemodeliSderivedbasedonthecombinationofnonlinearsolitonKorteweganddeVaries(KdV)solutionsforthelargerleadingwavesandthesmaller，slowertrailinglinearwavesintheintemalpycnocline．Thepertinentdifferentia

7、lequationthatcapturesthephysicsistheKdVequationwhichhasageneralsolutioninvolvingJacobianellipticalfunctions．ThesolutionoftheTaylorGoldsteinequationcapturestheeffectsofthepycnocline．Therefore，theoceaninternalwavecanbemodeledassolitonpacketscontainingdecay