论文部分内容阅读
世界海洋石油资源量占全球石油资源总量的34%,海洋将成油气资源开发的主战场。半潜式钻井平台具有可变载荷大,抗风浪能力强,适应水深范围广,作业功能全面等优点,在世界范围上的深海油气开发中得到了广泛的应用。海洋石油981是我国于2011年建造完工的第六代深水半潜式钻井平台,为多功能半潜式钻井平台,该平台可在中国南海,东南亚和西非等深水海域进行勘探,钻井,完井和修井作业。该平台代表着世界半潜式钻井平台的先进水平,具备3000米水深作业能力,最大钻井深度达10000米,能抵御200年一遇的台风,设计寿命为30年。在风、浪、流的作用下海洋石油981半潜式钻井平台在六个自由度上运动。因此,海洋石油981半潜式钻井平台在海上作业时必须采用相应的定位系统以确保半潜式钻井平台在井口上方在作业允许的范围内移动,海洋石油981半潜式钻井平台配备DP3动力定位和锚泊系统两套独立的定位系统,在水深小于1500m时海洋石油981半潜式钻井平台采用锚泊系统进行定位,锚泊系统作为海洋石油981半潜式钻井平台的定位系统之一,是海洋石油981半潜式钻井平台的关键技术之一。本文以海洋石油981半潜式钻井平台为研究对象,首先介绍了海洋石油981半潜式钻井平台锚泊系统的组成,重点研究了半潜式钻井平台锚泊线的组成,系泊方式和布锚方式。探讨了半潜式钻井平台环境载荷风浪流的计算方法,基于悬链线法对单根单一、多成分锚泊线进行了静力分析。采用三维势流理论水动力软件AQWA对海洋石油981半潜式钻井平台进行了水动力分析,得到了该半潜式钻井平台的水动力特性,包括附加质量,附加阻尼,运动和受力响应传递函数等。根据锚泊系统的设计准则和锚泊系统的分析条件,建立了海洋石油981半潜式钻井平台在1500米水深的条件下12点多成分悬链线锚泊系统的有限元模型,采用AQWA软件对海洋石油981半潜式钻井平台锚泊系统进行了时域耦合分析,并从系泊系统的强度和定位能力两个方面考虑海洋石油981半潜式钻井平台锚泊系统的定位效果,根据海洋石油981半潜式钻井平台的水平偏移和锚泊线的张力,依据API RP2SK规范,该平台12点锚泊系统定位效果良好。本论文的主要工作包括以下方面:(1)981半潜式钻井平台水动力性能分析根据三维势流理论对981半潜式钻井平台进行频域计算,得到不同频率下的附加质量和阻尼系数,各个频率和浪向下的运动响应幅值算子(RAO)等水动力参数,组成频域下的水动力参数数据库。(2)981半潜式钻井平台12点锚泊系统时域分析对海洋石油981半潜式钻井平台锚泊系统在作业状况风浪流作用下的时域耦合分析,得到了海洋石油981半潜式钻井平台在作业海况下的水平运动响应和锚泊线张力时历曲线。