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《3000米深水半潛式鉆井平臺運動性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第19卷第4期中國海上油氣Vol.19No.42007年8月CHINAOFFSHOREOILANDGASAug.200733000米深水半潛式鉆井平臺運動性能研究112133王世圣謝彬曾恒一馮瑋李曉平張海濱(11中海石油研究中心;21中國海洋石油總公司;31中船總708研究所)摘要應用SESAM程序系統(tǒng)研究了4種深水半潛式鉆井平臺的運動性能。首先建立深水半潛式鉆井平臺的三維水動力模型,然后采用Morison公式和勢流理論相結合的方法進行計算分析,獲得了半潛式鉆井平臺運動響應的傳遞函數(shù)和固有周期。在此基礎上,結合我國南海海況資料,應用頻域分析法對深水半潛式鉆井平臺運動響應進行了短期預報。研究結果
2、對深水半潛式鉆井平臺船型的選擇有參考意義。關鍵詞深水半潛式鉆井平臺運動性能傳遞函數(shù)短期預報半潛式鉆井平臺具有性能優(yōu)良、抗風浪能力強、浪場中承受波浪載荷作用時,波浪載荷的作用使其甲板面積大和裝載量大、適應水深范圍廣等優(yōu)點,因在波浪場中作振蕩運動。對于一個在波浪場中微幅而成為實施海上深水油氣田開發(fā)的必備裝備之一。運動的大尺度結構物來說,波浪載荷對結構的作用我國南海海域蘊藏著豐富的油氣資源,目前在深水可以分解為繞射作用和輻射作用兩部分。半潛式鉆區(qū)已有了重大的油氣發(fā)現(xiàn),但受深水鉆井裝備的限井平臺承受的波浪載荷為波浪繞射載荷和輻射載荷制,深水開發(fā)進展較慢。為提高我國深水油氣的開的疊加。應用SESAM程序
3、計算作用在浮體表面上發(fā)能力,開發(fā)研制具有我國自主知識產(chǎn)權的深水半的波浪載荷時,先采用該程序的前處理模塊Patran2潛式鉆井平臺,開展了3000m深水半潛式鉆井平Pre建立浮體的三維水動力模型,再利用水動力分臺前期專題研究,典型深水半潛式鉆井平臺運動性析模塊WADAM進行波浪載荷計算。對于半潛式能分析是這一專題研究內(nèi)容的一部分。應用三維勢鉆井平臺,若下浮體采用圓柱橫撐連接,則平臺可看流理論,以挪威船級社(DNV)的SESAM程序系統(tǒng)作小尺寸結構物;對于小尺寸結構物,波浪的拖曳力作為主要分析工具,研究了目前國外已投入使用的和慣性力是波浪載荷的主要分量,波浪載荷用Mor2幾種典型深水半潛式鉆井平臺
4、的運動性能,并從運ison公式計算。動性能這一角度對這幾種深水半潛式鉆井平臺進行當浮體在波浪中作六自由度運動時,由牛頓第了比較,研究結果對深水半潛式鉆井平臺船型的選二定律可以得到規(guī)則波浪場中浮體運動的控制方[1]擇有一定的參考價值。程:666·1半潛式鉆井平臺運動性能研究的理∑mijη¨ij+∑Cijηij+∑kijηij=j=1j=1j=1論基礎6∑Fij+Fm(i=1,2,?,6)(1)111規(guī)則波中半潛式鉆井平臺的載荷與運動響應j=1·的計算原理式(1)中:ηij、ηij、η¨ij分別為浮體在六個自由度方向半潛式鉆井平臺由上部甲板、浮體、系泊系統(tǒng)和的位移、速度和加速度;mij為浮體的實際
5、質量和附基礎部分等4部分組成,其中浮體又分為立柱、連接加質量;Cij為作用在浮體上的勢能阻尼和粘性阻橫撐和下浮體3部分。當半潛式鉆井平臺在規(guī)則波尼;kij為浮體剛度,包括靜剛度;Fij為作用在浮體上3國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)經(jīng)費資助項目“3000m水深半潛式鉆井平臺關鍵技術研究”(2006AA09A103)部分研究成果。第一作者簡介:王世圣,男,博士,主要從事深水海洋石油開發(fā)工程結構研究工作。地址:北京市東城區(qū)東直門外小街6號海油大廈(郵編:100027)。電話:010-84522553。278中國海上油氣2007年的線性波浪力、粘滯阻力及其他載荷;Fm為浮體、錨11213短期預報
6、鏈及其他設備的自重。大量的統(tǒng)計資料表明,在短期預報中,波浪幅值112半潛式鉆井平臺運動響應短期預報的基本及在波浪載荷作用下浮體的運動幅值、載荷幅值和[2,3]理論應力幅值均符合Rayleigh分布,Rayleigh分布一般情況下,海面上的波浪不是規(guī)則波而是隨概率密度函數(shù)為機的不規(guī)則波,因此應該采用隨機概率理論的方法2xxf(x)=2exp-2(4)來計算由不規(guī)則波浪產(chǎn)生的半潛式鉆井平臺運動響σx2σx應。波浪誘導半潛式鉆井平臺運動響應的短期預報超越概率的計算公式為[2]2建立在以下基本假設之上:a(5)F(xa>a)=exp-2(1)波浪運動和浮體運動是各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)隨2σx機過程;如果給定一
7、超越概率,就可以應用上式計算出(2)浮體為線性系統(tǒng);此概率下的響應值,例如運動響應有義值H1/3、最(3)波浪譜和半潛式鉆井平臺的運動響應譜為大運動響應值Hmax等。窄帶譜。2典型深水半潛式鉆井平臺運動性能11211傳遞函數(shù)RAO分析傳遞函數(shù)RAO是浮體在單位規(guī)則波幅的簡諧波作用下的浮體響應。在簡諧波作用下隨時間變化深水半潛式鉆井平臺結構形式很多,但具代表的響應函數(shù)可寫為性的主要有GVA7500、
