45m自升式平台整体及其关键结构强度研究

摘要

海洋油气田作为战略性替代能源，已逐渐成为中国东部石油资源开采的重要战场，在海洋石油的探索时代，移动钻井平台起着重要的作用。自升式钻井平台是移动式海洋平台中的一种，更有着不可替代的位置，制造平台所用的钢材相比较少，工程造价较低，重复性利用率高，在多种工况，地形下均可实施钻井开采作业。但是，由于平台工作的自然环境多为恶劣，发生海损的事件时有发生，带来的人员伤亡及经济损失不可估量。因此对服役期间，以及仍在进行设计或建造的自升式钻井平台，进行有限元结构分析是非常具有实际意义的。 本文结合课题组开展的自升式平台结构强度分析的研究项目，借鉴国内外对自升式平台及其关键结构的模型设计、研究和分析方法，开展对平台及其关键设备的载荷工况假设、有限元模型的创建、结构的强度计算等相关研究。 本文首先确定平台结构强度的基本分析方法，选择了研究载体实例的平台，构建具有上层建筑结构的平台有限元模型和简化结构的平台模型，分别算出在不同载荷组合工况下平台各个结构组成的强度，通过对比分析，在受力分析结果基础上对平台的结构布局进行讨论。基于整体计算结果分别对悬臂梁、悬臂梁钻台锁紧装置、桩靴，进一步建立有限元模型计算，研究其关键结构的应力分布规律，从而找出最危险结构区域和工况组合。最后根据规范标准，对各个结构设备的屈服及屈曲强度计算校核，分析表明所有结构单元的强度均满足规范要求。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 自升式钻井平台强度分析基础

2.1 基本分析方法

2.2 强度分析流程

2.3 主要的分析内容

2.4 强度衡准

2.4.1 状态分类

2.4.2 屈服强度衡准

2.4.3 屈曲强度衡准

2.5 本章小结

第3章 平台整体强度分析

3.1 自升式钻井平台有限元模型

3.1.1 平台简介

3.1.2 平台主尺度及结构

3.1.3 结构有限元模型

3.2 平台载荷分析

3.2.1 载荷分类

3.2.2 固定载荷

3.2.3 可变载荷

3.2.4 环境载荷

3.3.1 加载工况

3.3.2 平台变形分析

3.3.3 应力分析

3.4 分析和校核结果总结

3.5 本章小结

第4章 悬臂梁强度分析

4.1 悬臂梁模型

4.1.1 悬臂梁基本概况

4.1.2 受力模型分析

4.1.3 有限元建模

4.1.4 计算载荷及工况分析

4.2 悬臂梁有限元计算结果分析

4.3 悬臂梁锁紧装置模型

4.3.1 锁紧装置基本概况

4.3.2 锁紧装置受力分析

4.3.3 锁紧装置有限元建模

4.4 悬臂梁锁紧结构计算结果分析

4.5 本章小结

第5章 桩靴局部强度有限元分析

5.1 桩靴的模型建立

5.1.1 桩靴结构

5.1.2 桩靴有限元模型

5.1.3 桩靴材料属性

5.2 桩靴强度校核

5.2.1 工况设置

5.2.2 屈服强度校核

5.2.3 屈曲强度校核

5.3 桩靴触底碰撞研究

5.3.1 碰撞分析方法

5.3.2 碰撞分析

5.3.3碰撞影响因素

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 主要研究结论

6.2 主要创新点

6.3 今后需要开展的研究

参考文献

攻读硕士期间取得的学术成果

致谢