半潜式海洋平台减摇装置的研究

摘要

海洋石油工程技术发生着日新月异的变化，在深水油气田开发中，传统的导管架平台和重力式平台正逐步被深水浮式平台和水下生产系统所代替，各种类型深水平台的设计、建造技术不断完善。半潜式钻井平台的产生晚于浮船式（水面式）平台，它是克服了浮船式钻井平台抗风浪性能差的缺点而产生的。它可以在深水海域、恶劣环境条件下作业，具有良好的运动特性，抗风浪性能好。随着我国海洋油气资源开发事业的蓬勃发展，需要我们对半潜式平台的减摇进行更多更深入的研究。 本文以南海二号半潜平台为原型，运用FLUENT软件对减摇水舱的周期在层流和湍流情况下分别进行模拟研究，根据半潜平台的资料设计合理的减摇水舱。运用MOSES海洋结构运动计算软件，利用三维水动力理论，对半潜平台进行了运动响应分析。采用JONSWARP波浪谱，结合风、流条件，首先建立了半潜平台浮体运动的耦合模型，在频域中计算，得平台运动的幅值响应算子（RAO）；在时域计算中得到了在各时间点上的六个自由度的运动位移情况，对横摇运动进行了时域分析，得到了半潜平台横摇角随时间变化的曲线。选取合适的气阀控制策略对水舱进行控制以其达到良好的减摇效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1海洋石油发展现状

1.2半潜式平台发展现状

1.3减摇装置发展现状

1.3.1减摇水舱减摇

1.3.2减摇鳍减摇

1.3.3舵减摇

1.3.4舭龙骨减摇

1.3.5减摇装置效能及使用范围

1.4研究半潜式海洋平台减摇装置的意义

1.5本文研究的内容

第二章减摇水舱的减摇原理

2.1减摇水舱工作原理

2.2减摇水舱的阻尼

2.3减摇水舱的固有周期

2.3.1被动式减摇水舱固有周期

2.3.2可控被动式减摇水舱固有周期

第三章减摇装置的设计

3.1设计参数及减摇装置的结构

3.2减摇水舱固有周期计算

3.3数值计算与fluent模拟计算结果比较

3.4在紊流情况下模拟减摇水舱周期

第四章减摇装置对半潜式平台动态特性的影响

4.1技术参数

4.2半潜式平台响应幅值算子(RAO)计算

4.2.1三维线性势流理论

4.2.2无航速浮体的辐射和绕射问题

4.2.3浮体的附加质量和阻尼系数

4.2.4平台的运动方程

4.2.5传递函数

4.2.6波浪谱

4.2.7建立模型

4.2.8计算结果及分析

4.3未设置减摇装置的半潜式平台的动态特性

4.3.1时域运动方程

4.3.2风的作用力

4.3.3海流的作用力

4.3.4波浪的作用力

4.3.5动态计算结果

4.4设置了减摇装置的半潜式平台的动态特性

4.5减摇水舱装配方案及对数据进行周期分析

第五章半潜式平台动态特性的控制

5.1可控被动式减摇水舱气阀控制规律的确定

5.1.1气阀关闭时刻的确定

5.1.2气阀开启时刻的确定

结论及建议

参考文献

附录

致谢