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《3000米深水半潜式钻井平台运动性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第19卷第4期中国海上油气Vol.19No.42007年8月CHINAOFFSHOREOILANDGASAug.200733000米深水半潜式钻井平台运动性能研究112133王世圣谢彬曾恒一冯玮李晓平张海滨(11中海石油研究中心;21中国海洋石油总公司;31中船总708研究所)摘要应用SESAM程序系统研究了4种深水半潜式钻井平台的运动性能。首先建立深水半潜式钻井平台的三维水动力模型,然后采用Morison公式和势流理论相结合的方法进行计算分析,获得了半潜式钻井平台运动响应的传递函数和固有周期。在此基础上,结合我国南海海况资料,应用频域分析法对深水半潜式钻井平台运动响应进行了短期预报。研究结果
2、对深水半潜式钻井平台船型的选择有参考意义。关键词深水半潜式钻井平台运动性能传递函数短期预报半潜式钻井平台具有性能优良、抗风浪能力强、浪场中承受波浪载荷作用时,波浪载荷的作用使其甲板面积大和装载量大、适应水深范围广等优点,因在波浪场中作振荡运动。对于一个在波浪场中微幅而成为实施海上深水油气田开发的必备装备之一。运动的大尺度结构物来说,波浪载荷对结构的作用我国南海海域蕴藏着丰富的油气资源,目前在深水可以分解为绕射作用和辐射作用两部分。半潜式钻区已有了重大的油气发现,但受深水钻井装备的限井平台承受的波浪载荷为波浪绕射载荷和辐射载荷制,深水开发进展较慢。为提高我国深水油气的开的叠加。应用SESAM程序
3、计算作用在浮体表面上发能力,开发研制具有我国自主知识产权的深水半的波浪载荷时,先采用该程序的前处理模块Patran2潜式钻井平台,开展了3000m深水半潜式钻井平Pre建立浮体的三维水动力模型,再利用水动力分台前期专题研究,典型深水半潜式钻井平台运动性析模块WADAM进行波浪载荷计算。对于半潜式能分析是这一专题研究内容的一部分。应用三维势钻井平台,若下浮体采用圆柱横撑连接,则平台可看流理论,以挪威船级社(DNV)的SESAM程序系统作小尺寸结构物;对于小尺寸结构物,波浪的拖曳力作为主要分析工具,研究了目前国外已投入使用的和惯性力是波浪载荷的主要分量,波浪载荷用Mor2几种典型深水半潜式钻井平台
4、的运动性能,并从运ison公式计算。动性能这一角度对这几种深水半潜式钻井平台进行当浮体在波浪中作六自由度运动时,由牛顿第了比较,研究结果对深水半潜式钻井平台船型的选二定律可以得到规则波浪场中浮体运动的控制方[1]择有一定的参考价值。程:666·1半潜式钻井平台运动性能研究的理∑mijη¨ij+∑Cijηij+∑kijηij=j=1j=1j=1论基础6∑Fij+Fm(i=1,2,⋯,6)(1)111规则波中半潜式钻井平台的载荷与运动响应j=1·的计算原理式(1)中:ηij、ηij、η¨ij分别为浮体在六个自由度方向半潜式钻井平台由上部甲板、浮体、系泊系统和的位移、速度和加速度;mij为浮体的实际
5、质量和附基础部分等4部分组成,其中浮体又分为立柱、连接加质量;Cij为作用在浮体上的势能阻尼和粘性阻横撑和下浮体3部分。当半潜式钻井平台在规则波尼;kij为浮体刚度,包括静刚度;Fij为作用在浮体上3国家高技术研究发展计划(863计划)经费资助项目“3000m水深半潜式钻井平台关键技术研究”(2006AA09A103)部分研究成果。第一作者简介:王世圣,男,博士,主要从事深水海洋石油开发工程结构研究工作。地址:北京市东城区东直门外小街6号海油大厦(邮编:100027)。电话:010-84522553。278中国海上油气2007年的线性波浪力、粘滞阻力及其他载荷;Fm为浮体、锚11213短期预报
6、链及其他设备的自重。大量的统计资料表明,在短期预报中,波浪幅值112半潜式钻井平台运动响应短期预报的基本及在波浪载荷作用下浮体的运动幅值、载荷幅值和[2,3]理论应力幅值均符合Rayleigh分布,Rayleigh分布一般情况下,海面上的波浪不是规则波而是随概率密度函数为机的不规则波,因此应该采用随机概率理论的方法2xxf(x)=2exp-2(4)来计算由不规则波浪产生的半潜式钻井平台运动响σx2σx应。波浪诱导半潜式钻井平台运动响应的短期预报超越概率的计算公式为[2]2建立在以下基本假设之上:a(5)F(xa>a)=exp-2(1)波浪运动和浮体运动是各态历经的平稳随2σx机过程;如果给定一
7、超越概率,就可以应用上式计算出(2)浮体为线性系统;此概率下的响应值,例如运动响应有义值H1/3、最(3)波浪谱和半潜式钻井平台的运动响应谱为大运动响应值Hmax等。窄带谱。2典型深水半潜式钻井平台运动性能11211传递函数RAO分析传递函数RAO是浮体在单位规则波幅的简谐波作用下的浮体响应。在简谐波作用下随时间变化深水半潜式钻井平台结构形式很多,但具代表的响应函数可写为性的主要有GVA7500、
