超深水半潜式平台复合锚泊定位系统研究

摘要

目前，随着开采量的增加，陆地上的石油天然气资源日益枯竭，世界各国不得不将资源勘测开发的重点由陆地转向海洋，甚至向更深的海域扩展。在此情况下，适应海洋环境甚至深海恶劣环境的各类型浮式平台应运而生，尤其是半潜式平台在实际生产中得到了广泛的应用。但是在半潜式平台生产作业中，超深水锚泊作业是面临的重要技术难题之一。本文利用挪威船级社研发的SESAM软件，对超深水半潜式平台复合锚泊定位系统做了详细的研究。 首先，本文运用 SESAM 软件的Genie 模块建立半潜式平台的模型，然后利用SESAM/HydroD模块对半潜式平台进行动态响应计算分析，计算了不同频率，不同浪向下平台一阶运动响应传递函数（RAO）值。从结果可以看出，平台纵荡及横荡运动对波比较敏感的区域周期均为10s-35s，响应幅度最大值均小于1.0；纵摇和横摇幅度值小于0.1，响应较小，基本满足安全生产的要求。 其次，本文在动态特性分析的基础上，利用SESAM/DeepC对半潜式钻井平台及其复合锚泊系统在风浪流海洋环境作用下的水动力性能进行时域耦合数值模拟。结果表明，复合锚泊系统下平台纵荡、横荡、垂荡的最大响应都小于水深（3000m）的3%，满足安全生产的要求。 再次，本文对半潜式平台进行随机波环境下的疲劳损伤分析。采用雨流统计法对瞬态分析得到的应力时程曲线进行应力幅统计，参考miner线性累计理论，使用规范中推荐的空气环境中和有阴极保护的海水中的节点的T型S-N曲线。对各个代表点进行随机波环境下的疲劳损伤计算，通过加权得到各个代表点的疲劳损伤和疲劳寿命。由结果可知，所有代表点的疲劳寿命均大于200年，所以各个节点均满足疲劳寿命要求。 最后，本文设计了一种基于半潜式平台的漂移补偿系统，它可以补偿平台由于环境等因素造成的水平面内的位移。给出了该套补偿系统的工作原理，并分别描述了系统中各个组成部分的功能和作用。为如何有效的控制半潜式平台的运动响应提供了一种新思路。

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