自升式平臺拖航就位性能研究.pdf

1、作為海洋油氣資源勘探、開發(fā)重要載體的自升式鉆井平臺是目前應(yīng)用最為廣泛的鉆井平臺，其拖航就位工況是比較危險的作業(yè)工況，在其發(fā)展歷史上有過沉痛的教訓(xùn)，因此自升式鉆井平臺拖航就位安全問題引起世界范圍的高度關(guān)注，同時自升式平臺在就位過程的錨泊定位也是關(guān)鍵技術(shù)之一。本文參考某型自升式鉆井平臺及其錨泊系統(tǒng)進行研究，運用水動力軟件ANSYS/AQWA對目標(biāo)平臺拖航和就位工況進行時域耦合分析，并聯(lián)合多學(xué)科優(yōu)化軟件Isight對錨泊系統(tǒng)進行優(yōu)化研究，尋求

2、平臺最佳的定位控制策略。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）論述海洋結(jié)構(gòu)物水動力分析理論，主要包括海洋環(huán)境中風(fēng)、浪、流載荷的計算理論，計算浮體運動的Morison公式和三維勢流理論，求解流場中速度勢的格林函數(shù)法等。
　?。?）依據(jù)相關(guān)規(guī)范設(shè)計自升式鉆井平臺基本結(jié)構(gòu)，建立平臺水動力模型并進行總布置與艙室設(shè)計，根據(jù)平臺結(jié)構(gòu)與可變載荷分布計算平臺的重心。在此基礎(chǔ)上，對平臺進行頻域下的水動力響應(yīng)分析，得出平臺的附加質(zhì)量、輻射阻尼與運動響應(yīng)

3、等，為后續(xù)進行時域分析奠定基礎(chǔ)。
　?。?）基于勢流理論和波浪輻射、衍射理論，在時域內(nèi)對由自升式平臺-拖纜-拖船組成的拖航系統(tǒng)進行拖帶運動的分析，同時考慮風(fēng)浪流的綜合作用，分析拖航系統(tǒng)在靜水中與流中的拖航性能，并研究各主要因素對平臺拖航性能的影響。
　　（4）在風(fēng)浪流聯(lián)合作用下對自升式鉆井平臺就位工況進行錨泊系統(tǒng)時域耦合分析，建立自升式平臺錨泊系統(tǒng)的水動力模型，對降樁過程中的平臺穩(wěn)性進行分析，并研究其系泊狀態(tài)下運動響應(yīng)與環(huán)境

4、載荷及載量的關(guān)系，探討系泊纜力隨環(huán)境載荷角度與吃水量變化的規(guī)律，與此同時，利用系泊自升式鉆井平臺運動響應(yīng)試驗結(jié)果對數(shù)值模型可靠性進行了驗證。在此基礎(chǔ)上，研究絞車對平臺運動響應(yīng)的影響，為平臺錨泊系統(tǒng)的實時控制探索有效途徑。
　?。?）在自升式鉆井平臺錨泊系統(tǒng)時域耦合分析的基礎(chǔ)上，聯(lián)合多學(xué)科優(yōu)化軟件Isight對錨泊系統(tǒng)系泊纜長度進行優(yōu)化，研究平臺最佳定位方法，實現(xiàn)自升式平臺錨泊系統(tǒng)最佳控制策略，形成一個快速準確的優(yōu)化系統(tǒng)，能快速實現(xiàn)