深水半潜式平台紧式系泊性能研究

摘要

随着海洋油气资源开发向深海方向发展,半潜式平台依靠其水线面小、甲板可变荷载大、抗风浪能力强和适应水深范围广等多种优点得到了快速发展和广泛的应用。深海油气资源开发是一项复杂的系统工程,具有技术复杂、高投入、高风险的特点。深海环境条件恶劣,必须有一套可靠的系泊系统来保障半潜式平台的正常工作和极端环境条件下的平台安全。
　　 半潜式平台通常采用悬链线式和张紧式两种系泊方式。悬链线式系泊系统是依靠缆绳重力来实现定位的传统系泊方式。随着平台工作水深的不断增加,悬链线式系泊系统由于自身重力迅速增大带来的一系列问题已经不能满足平台系泊的要求。张紧式系泊系统采用质量轻、强度高、耐腐蚀的合成纤维缆作为系泊作为系泊缆,大幅减轻了系泊系统自身质量,具有更好的系泊定位能力和更大的工作水深,拥有更加广阔的发展前景。系泊系统必须保证平台运动满足各个工况下要求,同时还要保障系泊缆和立管系统的安全。因此分析张紧式系泊下平台运动响应和系泊缆的动力响应对平台的设计和应用有重要的指导意义。
　　 本文选取南海环境条件,以一座工作水深1500的半潜式平台为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法对张紧式系泊下平台的运动响应和系泊缆动力响应进行分析,充分考虑风、浪、流环境荷载的综合作用和平台、系泊缆的相互耦合作用。同时又选取一相应的悬链线系泊系统与张紧式系泊系统进行对比分析,分析张紧式系泊存在的优点和不足。
　　 本文的研究工作主要有以下几个方面:
　　 1.针对影响张紧式系泊响应的系泊参数系泊缆与水平面夹角和系泊预张力分别建立不同的计算模型进行计算,分析随着系泊参数变化平台运动响应和系泊缆动力响应的变化规律,选取合理的系泊参数。
　　 2.半潜式平台系泊通常采用8条缆对称布置的系泊形式,系泊缆夹角对系泊性能有直接影响,在第一部分计算的基础上改变系泊夹角分别计算,分析平台运动响应和系泊缆动力响应的变化规律。根据具体情况的不同,半潜式平台系泊系统有时采用16条系泊缆系泊布置方式。本文对两种系泊方式分别计算,对系泊响应进行对比分析。
　　 3.为了进一步明确与悬链线式系泊相比张紧式系泊具有更好的系泊性能,本文对1500米工作水深下悬链线系泊半潜式平台进行数值模拟,对比分析两种系泊方式下平台运动响应和系泊缆动力响。
　　 本文创新性工作主要体现在:对半潜式平台采用张紧式系泊系统进行分析,研究结果更具应用价值。考虑了平台和系泊缆的耦合作用,进行时程模拟分析,结果更加真实可靠。