深海半潜式钻井平台的稳性分析.pdf

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1、第28卷第6期中国海洋平台V01．28No．62013年12月CHINAOFFSHOREPLATFORMDec．，2013文章编号：1001—4500【2013)06-0005—070深海半潜式钻井平台的稳性分析刘海(中国船舶工业集团公司第七霞O八研究所，上海200011)摘要：阐述了柱稳式平台的稳性衡准要求，以某深海半潜式钻井平台的稳性计算为例，研究了其完整稳性和破损稳性的分析方法，对风倾力矩、进水点、许用重心高度等技术要点进行了深入探讨，并提出了提高半潜式钻井平台稳性的措施。关键词：完整稳性；破损稳性；稳性衡准；风倾力矩；进水点中图分类号：P75文献标识码：AStabilityAnalys

2、isofDeepwaterSemi—submersibleDrillingUnitLIUHai—xia(MarineDesign&ResearchInstituteofChina。Shanghai200011，China)Abstract：ThestabilitycriteriaOfcolumn—stabilizedareintroduced．Basedonthedetailstabilitycalculationofthedeepwatersemi—submersibledrillingunit，thecalculationmethodofintactstabilityanddamagest

3、abilityisstudied．Thetechnicalitemssuchaswindheelingmo—ment，downfloodingpoint，allowableVCGaredescribedindetail．Themeasurestoincreasethestabilityofsemi—submersibledrillingunitareprovided．Keywords：intactstability；damagestability；stabilitycriteria；windheelingmoment；downfloodingpoint前言从事深海油气勘探开发的半潜式钻井平台、

4、钻井船等装置，由于环境条件的恶劣、作业的特殊要求，其安全性至关重要，特别是平台或船体本身的稳性。深海半潜式钻井平台的总体综合性能研究是平台开发设计中的核心环节，其关键技术包括总体方案与主尺度论证、总布置设计及优化、稳性分析、运动性能分析、定位能力分析、重量控制研究等。因此在阐明深海半潜式钻井平台的稳性分析方法与相关技术要素的基础上，提出了提高半潜式钻井平台稳性的措施。稳性要求与衡准平台的完整稳性指漂浮的平台依靠倾斜后其自身的复原力矩来抵抗外加倾侧力矩的能力。平台的破损稳性指平台破损迸水后，依靠倾斜后其自身的复原力矩，在规定的外加风压作用下仍能保持不再继续进水的收稿日期：2012-09—26作者

5、简介：刘海霞(1978一)，女，高级工程炳。中国海洋平台第28卷第6期能力。半潜式平台是柱稳式平台中较为典型的一类。对于稳性要求与衡准，主要基于IMOMODU2009，ABSMODU2012，CCSMODU2005对柱稳式平台的相关规定展开研究。1．1倾侧力矩静水中的半潜式钻井平台在不同工况下基本处于平浮状态，其倾侧力矩来自于风、浪、流等环境载荷和用于平台动力定位的推进器推力间的相互作用，设计中通常认为影响平台稳性的主导海况是风速，将所有环境载荷等效量化为定常风速，用于计算平台稳性校核中的倾侧力矩。风压倾侧力矩曲线可根据规范公式由数值计算结果绘制而成。风力F=0．5CsCHlDV2A(1)风倾

6、力矩Mq—FZ(2)式中：F为风力；C。为受风构件的形状系数，由规范表格选取；CH为受风构件的高度系数，由规范表格选取；ID为空气密度(1．222kg／m3)；V为风速(m／s)，见表l；A为正浮或倾斜状态下所有暴露面的正投影面积(m2)；M口为风倾力矩(N·m)；Z为风力作用力臂(m)。风速此处是指海平面以上15．3m(50ft)处的1分钟平均分速。表1中所列为规范要求的最小风速，业主可根据作业海域的环境条件提出更高的风速要求，以确保平台的稳性安全、提高平台的作业效率。在计算风压倾侧力矩时，风力作用力臂应取为受风面积压力中心至平台水下部分侧向阻力中心间的垂直距离，或至平台水下部分动压力中心的

7、垂直距离。同时，应假定平台处于无系泊约束的自由漂浮状态。除数值计算方法外，也可由模型风洞试验得出风倾力矩，其测定应包括平台在各个适用横倾角时的升力和阻力效应。1．2初稳性要求各规范规则对初稳性的要求各不相同(见表2)，稳性计算校核可按照适用的规范规则数值要求从而获得平台的许用重心高度，而平台营运中装载工况的实际初稳性值往往高于规范要求值。即使规范要求初稳性仅为正值，平台实际配载的初稳性值通常也不低