400ft自升式海上平台设备布置及优化研究

摘要

随着经济的不断发展，物质财富在不断积累和生活品质不断提高的同时，人们对石油能源的需求也日益加大。400ft自升式钻井平台作为海洋石油开发的重要装备，有着广阔的应用前景。本文以400ft自升式平台为研究对象，提出运用系统工程思想和方法，从“定性”和“定量”两个角度对平台设备总体布局进行研究。“定性”角度即围绕着“功能属性”（钻井工艺流程约束）进行平台设备总体布局和系统规划；“定量”即从“空间属性”（物理约束）着手，建立平台设备布局数学模型，运用智能算法优化布局方案。 本文在平台钻井工艺流程分析基础之上，论述了400ft自升式平台设备布局复杂特征和布局基本要素。依据系统工程思想和方法，阐述了平台布局系统分析要素、系统分析步骤以及布局考虑要素。选择国内外成熟的400ft自升式平台，分析这些平台上设备的布局特点，总结经验，为平台设备布置提供借鉴。根据平台布局多目标、多约束特点，选择粒子群算法作为优化工具，对MOPSO算法提出改进策略，使用密度测量和拥挤距离方法更新和维护外部档案，运用ZDT类型、FON类型检测函数测试改进后的MOPSO算法性能，实验结果证明改进后的算法在收敛性、非劣解多样分布性上相对原算法有所提高。 分别以国产某400ft自升式平台和Gusto MSC的CJ54型自升式平台为研究对象，对这两个平台的钻台设备布局进行优化。将数学模型方法运用到钻台设备布置模型建立实践中，运用包容盒的方法对待布置物体进行合理简化。提出钻台设备布置优化目标，根据钻台空间边界以及工艺流程特点提出钻台设备的约束条件，完成钻台设备布置数学模型建立。然后，以改进后的MOPSO算法作为优化工具，得出优化布局方案。最后，将原布局方案、优化布局方案对比分析，指出优化前后方案的不同点，综合评价布局方案的优点与不足。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 自升式钻井平台发展概况

1.2.2 自升式钻井平台布局研究现状

1.2.3 复杂布局优化算法研究

1.2.4优化布局模型建立方法现状

1.2.5 智能优化算法在海上平台布局中的应用

1.3 研究内容

第二章 基于钻井工艺流程的总体布局研究

2.1 钻井工艺流程介绍

2.1.1 钻井系统

2.1.2 钻井工艺流程

2.2 平台设备布局描述

2.2.1 平台设备布局复杂特征

2.2.2 自升式平台设备布局基本要素

2.3 系统工程在自升式平台设备布局中的应用

2.4 400ft自升式平台设备布置系统分析

2.4.1 系统分析步骤

2.4.2 自升式钻井平台总布置考虑要素

2.5 400ft自升式平台系统布置规划

2.5.1 钻台与悬臂梁布置规划

2.5.2各层甲板布置规划

2.6 本章小结

第三章 平台设备布置优化算法研究

3.1 多目标粒子群算法

3.2 MOPSO算法改进

3.2.1 惯性权重改进

3.2.2 重要参数选取方法

3.2.3外部档案的更新与维护方法选择

3.2.4约束处理研究

3.3 改进算法实验分析

3.3.1 算法性能评价方法

3.3.2 改进算法实验

3.4 本章小结

第四章 国产某400ft钻井平台钻台布局分析与优化

4.1 钻台设备布局分析

4.2钻台设备布局模型建立

4.2.1布局目标函数

4.2.2布局约束条件

4.2.3布局数学模型

4.3 钻台布局优化

4.3.1 钻台设备相关参数

4.3.2 钻台设备布局优化

4.4 钻台优化方案评价

4.4.1布局方案不同点

4.4.2 布局方案评价

4.5 本章小结

第五章 CJ54钻井平台钻台布局分析与优化

5.1CJ54钻台设备布局分析

5.2CJ54钻台设备布局模型建立

5.2.1布局目标函数

5.2.2布局约束条件

5.2.3布局数学模型

5.3CJ54钻台布局优化

5.4CJ54钻台布局方案评价

5.4.1.布局方案不同点

5.4.2 布局方案评价

5.5本章小结

总结

参考文献

致谢