半潛式鉆井平臺的綜合水動力性能分析與優(yōu)化設計.pdf

1、二十一世紀的今天，石油對一個國家的經濟命脈起著支撐作用。近半個世紀以來隨著陸地上油氣資源被大量開采，陸上油氣資源大量減少已經不能滿足國民經濟發(fā)展的需要，于是人們把目光投向了海洋。截止到2009年，世界石油總產量的33%來自海洋，預計到2020年前后比例將提高到35%。海洋平臺是海洋油氣田開發(fā)的主要裝備之一，對海洋平臺在海洋環(huán)境中的運功響應特性研究，及設計出性能更加優(yōu)異的半潛式鉆井平臺，對我國海洋石油機械、深海石油設備的發(fā)展乃至國民經濟發(fā)

2、展有著重要意義。
　　通過控制變量法對平臺進行頻域、時域對比分析；采用數(shù)學建模結合數(shù)值模擬的方法研究平臺在特定環(huán)境載荷作用下的的運動響應；總結已有的水動力知識理論、方法結合優(yōu)化設計最優(yōu)思想，分類研究垂蕩板對平臺的作用；結合動量守恒定律提出了海水增重法，將垂蕩板結構加以改進設計出了垂蕩柱及滿載浮箱的新構型半潛式鉆井平臺；通過理論對比分析與數(shù)值模擬結果進行綜合論證，得出新型平臺的性能特性。
　　數(shù)值分析結果顯示，隨著浪向角從0?

3、增加到?90，平臺縱蕩響應的最值及均值呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢；當浪向角分別為0?、?30、?60度時，型一平臺較型二平臺的縱蕩均值分別減小為0.0151m、0.0343m、0.0272m，對應的減小比為4.857%、12.98%、16.28%；當浪向角分別為0?、?30、?60、?90時，型一平臺較型二平臺的橫蕩均值分別減小為0.2527m、0.1872m、0.1660m、0.1204m，對應的減小比值較大；當浪向角分別為0?、?30、?6

4、0、?90時，垂蕩數(shù)值變化較小；當浪向角為0?時型一平臺的垂蕩響應均值為0.3263m，較型二平臺減小了0.1066m，約減小了24.62%；在浪向角為?30、?60、?90時呈現(xiàn)了相同的減小趨勢，減小比分別為28.03%、27.49%、25.26%；當?90浪向角時，平臺的縱搖響應最?。辉??到?90范圍內平臺的縱搖響應較大。在不同浪向角波浪作用下，當波浪頻率靠近平臺的橫搖固有頻率時平臺的橫搖響應達到最大值；在36個附加質量分量中有2

5、1附加質量分量是獨立的。對優(yōu)化設計的平臺進行數(shù)值分析顯示，在不同浪向角的海浪作用下，型3、4、5、6平臺垂蕩響應減小比均值分別為24.70%、29.65%、36.36%、60.93%。
　　得出，浪向角對縱蕩、橫蕩響應影響較大，縱蕩響應數(shù)值隨著浪向角的增大呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢；平臺的垂蕩、橫蕩、縱蕩響應在不同頻率下大小不同；平臺的垂蕩響應受波浪的方向影響小，但波浪的頻率對其作用明顯；平臺的水線面積增加，增大了平臺受到的激勵力，進而平