動(dòng)力定位模型試驗(yàn)－深水鉆井船

1、海洋石油981 動(dòng)力定位模型試驗(yàn)深水鉆井船工程項(xiàng)目組2008年7月,2,海洋石油981 動(dòng)力定位模型試驗(yàn),概述 試驗(yàn)設(shè)施 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?試驗(yàn)工況 試驗(yàn)結(jié)果,3,概 述,中國海洋石油總公司建造的第一條深水半潛式鉆井平臺(tái)（DDU）是世界上最先進(jìn)的、全自動(dòng)定位（DPS-3）的 第六代鉆井平臺(tái)。在有效波高6m, 風(fēng)速45節(jié)，流速1.8節(jié)的海況條件下，平臺(tái)的自動(dòng)定位系統(tǒng)能使平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)漂移量控制在5%水深之內(nèi)，以滿足正常

2、鉆井的要求。平臺(tái)的8 套推進(jìn)系統(tǒng)中即使有2套失效，平臺(tái)的自動(dòng)定位系統(tǒng)仍然能保持船位，保證正常的鉆井作業(yè)。,4,概 述,為了驗(yàn)證平臺(tái)的自動(dòng)定位系統(tǒng)的有效性，深水半潛式鉆井船項(xiàng)目組于2007年7月委托荷蘭船舶及海洋工程研究院（Maritime ResearchInstitute, 簡稱MARIN）進(jìn)行動(dòng)力定位水池模型試驗(yàn)。這種用真實(shí)的模型螺旋槳安裝在模型平臺(tái)下，在計(jì)算機(jī)程序控制下進(jìn)行動(dòng)力定位模型試驗(yàn)，目前在世界上只有荷蘭、瑞典等少數(shù)幾個(gè)國家

3、能夠進(jìn)行，我國目前還沒有開展這種試驗(yàn)。,5,試驗(yàn)設(shè)施,概述 試驗(yàn)設(shè)施 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?試驗(yàn)工況 試驗(yàn)結(jié)果,6,試驗(yàn)設(shè)施,MARIN是荷蘭國家實(shí)驗(yàn)室，成立于1932年，至今已有76年的試驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)。目前，MARIN已經(jīng)擁有7個(gè)用于不同研究目的的試驗(yàn)水池。動(dòng)力定位模型試驗(yàn)是在海洋工程水池（Offshore Basin）進(jìn)行的。,7,試驗(yàn)設(shè)施,MARIN 海洋工程水池的尺度為: 長

4、 45m 寬 36m 深 10.5m 帶有可上下移動(dòng)的假底，以模擬不同的水深.在水池的中間有一個(gè)直徑為5m, 深20m的井，用于深水模型試驗(yàn)。,8,試驗(yàn)設(shè)施,9,試驗(yàn)設(shè)施,10,試驗(yàn)設(shè)施,在海洋工程水池中可以從縱向和橫向兩面造不規(guī)則波,可以造長峰波，也可造短峰波（世界上只有少數(shù)幾個(gè)水池能造短峰波，短峰波更接近海洋實(shí)際情況）；可以

5、造曲線形的流剖面，即模擬海洋的實(shí)際情況，在不同的水深處海流的速度是不一樣的。,11,試驗(yàn)設(shè)施,12,試驗(yàn)設(shè)施,13,試驗(yàn)設(shè)施,14,試驗(yàn)設(shè)施,Offshore Basin 也可以模擬從各個(gè)方向來的風(fēng)速。風(fēng)浪、流可以同向，也可以不同向?？傊梢阅M各種不同的海洋環(huán)境條件。試驗(yàn)所使用的傳感器、模擬元件和測試設(shè)備都是世界一流的。,15,試驗(yàn)設(shè)施,16,CNOOC DDU 動(dòng)力定位模型試驗(yàn),概述 試驗(yàn)設(shè)施 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?試驗(yàn)工況

6、 試驗(yàn)結(jié)果,17,試驗(yàn)?zāi)Ｐ?DDU模型的縮尺比為1 : 50螺旋槳和導(dǎo)流管的尺寸、推進(jìn)功率 以及推力都是按相似原理按比例縮小的。模型螺旋槳是由微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋槳的安裝位置也完全模擬實(shí)船,18,試驗(yàn)?zāi)Ｐ?19,試驗(yàn)?zāi)Ｐ?20,試驗(yàn)?zāi)Ｐ?21,試驗(yàn)?zāi)Ｐ?8個(gè)螺旋槳是由安裝在模型平臺(tái)上的計(jì)算機(jī)用程序進(jìn)行控制的。由MARIN編制的RUNSIM程序具有操控實(shí)船一樣的功能，它可根據(jù)接收到的風(fēng)、浪、流力的信號(hào)來控制推進(jìn)器的方向和發(fā)出推力的大小，

7、以抵御環(huán)境力，控制平臺(tái)的漂移量，保持平臺(tái)位置在設(shè)計(jì)允許的范圍之內(nèi)。模型試驗(yàn)完全模擬了實(shí)船的動(dòng)力定位操控性能 。,22,試驗(yàn)?zāi)Ｐ?23,CNOOC DDU 動(dòng)力定位模型試驗(yàn),概述 試驗(yàn)設(shè)施 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?試驗(yàn)工況 試驗(yàn)結(jié)果,24,試驗(yàn)工況,DDU的動(dòng)力定位模型試驗(yàn)共做了12種工況：在鉆井作業(yè)環(huán)境條件下（有效波高6m, 風(fēng)速45節(jié)，流1.8節(jié)，風(fēng)、浪、流同向），做了3種6臺(tái)推進(jìn)器工作（2臺(tái)失效）工況和3種8臺(tái)推進(jìn)器工作工況。,

8、25,試驗(yàn)工況,1、平臺(tái)迎浪，6臺(tái)推進(jìn)器工作（假定兩對(duì)角各1臺(tái)推進(jìn)器失效）；2、艏斜浪（45°斜浪），6臺(tái)推進(jìn)器工作；3、平臺(tái)橫浪，6臺(tái)推進(jìn)器工作；4、臺(tái)迎浪，8臺(tái)推進(jìn)器工作；5、艏斜浪（45°斜浪），8臺(tái)推進(jìn)器工作；6、平臺(tái)橫浪，8臺(tái)推進(jìn)器工作。,26,試驗(yàn)工況,在隔水套管連接作業(yè)環(huán)境條件下（有效波高6m, 風(fēng)速50節(jié)，流2節(jié)，風(fēng)、浪、流同向）也做了6種工況,27,試驗(yàn)工況,1、平臺(tái)迎浪，6臺(tái)推進(jìn)器工作（

9、假定兩對(duì)角各1臺(tái)推進(jìn)器失效）；2、艏斜浪（45°斜浪），6臺(tái)推進(jìn)器工作；3、平臺(tái)橫浪，6臺(tái)推進(jìn)器工作；4、平臺(tái)迎浪，8臺(tái)推進(jìn)器工作；5、艏斜浪（45°斜浪），8臺(tái)推進(jìn)器工作；6、平臺(tái)橫浪，8臺(tái)推進(jìn)器工作。,28,試驗(yàn)工況,推進(jìn)器之間的相互影響試驗(yàn)。 由于平臺(tái)的每個(gè)下浮體的前部與后部都有2個(gè)推進(jìn)器，而且安裝距離比較近，當(dāng)一個(gè)螺旋槳處于另一個(gè)螺旋槳的尾流中時(shí)，螺旋槳的效率將降低。為了找到引起螺旋槳效率顯

10、著下降的相鄰2個(gè)推進(jìn)器的方位角，以便廠家在編制自動(dòng)定位控制程序時(shí)避開這些方位角。,29,試驗(yàn)工況,2007年7月4日開始做DP試驗(yàn)準(zhǔn)備，7月13日DP試驗(yàn)全部結(jié)束，僅DP試驗(yàn)就做了整整8天，試驗(yàn)做得比較順利下圖是DP試驗(yàn)中的DDU,30,試驗(yàn)工況,31,CNOOC DDU 動(dòng)力定位模型試驗(yàn),概述 試驗(yàn)設(shè)施 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?試驗(yàn)工況 試驗(yàn)結(jié)果,32,試驗(yàn)結(jié)果,模型試驗(yàn)結(jié)果直接換算到實(shí)船。12種工況的DP試驗(yàn)結(jié)果 匯總

11、于下表：,33,試驗(yàn)結(jié)果,34,試驗(yàn)結(jié)果,試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)水深超過1500m時(shí)，DDU的動(dòng)力定 位系統(tǒng)完全能夠保證平臺(tái)在設(shè)計(jì)作業(yè)環(huán)境條件下進(jìn)行正常的鉆井作業(yè)，也能保證平臺(tái)在隔水套管連接環(huán)境條件下安全待機(jī)。試驗(yàn)證明：DDU船型是可靠的，其運(yùn)動(dòng)性能與定位性能是沒有問題的。,35,試驗(yàn)結(jié)果,下圖顯示兩個(gè)相鄰?fù)七M(jìn)器之間的相互影響引起的推進(jìn)效率的降低。當(dāng)一個(gè)推進(jìn)器處于另一個(gè)推進(jìn)器的尾流中時(shí)，其推進(jìn)效率最多將下降30%--40%,36,試驗(yàn)結(jié)果