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原文传递半潜式平台二阶气隙及近场干涉问题的研究

论文题名：	半潜式平台二阶气隙及近场干涉问题的研究
关键词：	半潜式平台;二阶散射理论;近场干涉;二阶气隙;石油勘探开发
摘要：	随着石油工业的不断发展,我国石油开采从陆地向深海逐步迈进,于是设计建立能适用于深海环境的浮式石油平台尤为重要。目前在深海油气田钻采工程中获得广泛应用的浮式生产系统主要有浮式生产储油系统、半潜式平台、立柱式平台和张力腿平台四种。半潜式平台因为其能较为客服较恶劣的海况条件,还能应用于非常广阔的工作水深范围,所以其在我国南海等深水海域有着广泛的应用前景,在石油勘探开发领域中发挥着越来越重要的作用。　　作为半潜式平台设计中必须高度重视的问题之一,气隙是指下层甲板下表面到波浪表面的距离,在平台设计中,一般要求下层甲板具有足够的高度,保证气隙值不能过小。过小的气隙会造成波浪抨击,进而引起结构破坏,甚至使平台倾覆。然而,对静水气隙的不必要增加则会直接影响平台的经济性,造成可变载荷的减小及平台高度的增加,所以允许一定的负气隙情况的出现是更加实际和经济的,这样就使得对气隙响应进行准确的预报尤为重要。　　平台气隙受平台运动以及波浪绕射、散射、波面非线性爬升等诸多因素的影响,预报起来非常复杂,目前还尚未有比较成熟的预报方法。平台气隙的预报方法包括:实船试验,模型试验和数值模拟。实船试验必须在平台已经建成后才可以进行,并且环境工况不可预先设定,而且数据采集非常困难,所以很难运用到实际应用中;模型试验最为可靠但成本较高,一般在平台设计末期才加以采用;平常使用最多的则是数值模拟,经过多年的发展,数值模拟也衍生了多种预报方法:其中 CFD模拟计算成本过高,不太实用;而以基于势流理论的数值预报方法应用最为广泛,而其中的一阶数值计算方法则最为成熟和常用,不过由于采用的是线性近似理论,其结果必然会与实际值具有相当的误差,经证实其结果会较为严重地低估相对波面升高的极值。因此,工程界往往采用线性势流理论进行初步预报,加以比较信赖的实验预报结果予以验证。　　经过对线性理论的改进,学者们后来提出了基于二阶散射理论的数值计算方法,但其准确性目前还缺少足够的试验证明,而且一些学者发现其结果常常会高估相对波面升高的极值。　　本文首先以一座深水半潜式钻井平台为例,通过数值计算和模型试验相结合的研究方法,用模型试验所测量的数据作为参考,分析一、二阶势流理论在预报平台气隙响应时的可靠性、优劣性,以及其中的原因和规律。　　再者,由于平台气隙响应主要取决于平台范围内波面的升高情况,所以本文还探讨了可能引起波面极大升高的一种特殊案例:近场干涉现象,并就其是否会在本深水半潜式钻井平台中产生进行了分析,而且以此为一特例,再次对一、二阶势流理论的气隙预报准确性进行了对比分析。
作者：	蒋安
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	汪学锋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文