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半潜式钻井支持平台锚泊辅助动力定位研究
| 论文题名： | 半潜式钻井支持平台锚泊辅助动力定位研究 |
| 关键词： | 钻井平台;锚泊动力定位;粒子群优化;定位能力 |
| 摘要： | 随着海洋石油开发越来越趋向于走向深海，海洋平台面临着越来越极端的海洋环境，传统锚泊定位和动力定位的定位形式也愈加的不能满足越来越深的工作水深和越来越恶劣的工作环境的要求。为此，锚泊辅助动力定位的出现，为深海油气开发提供了一种新的定位方式。与锚泊定位和动力定位相比，锚泊辅助动力定位具有定位精度高、机动性好、能够适应极端海况、安全性好的优势，在深海油气开发中，展示了良好的作业性能；同时，随着钻井作业的作业水深越来越深，钻井作业平台对可变载荷的要求越来越苛刻，钻井服务支持平台的概念在这种背景下孕育而出，半潜式平台由于其优良的性能成为钻井服务支持平台的首选。 本文以某半潜式钻井服务支持平台为研究对象，针对锚泊辅助动力定位原理，编制了锚泊辅助动力定位分析程序，并在不同的工况下验证其定位能力。 建立了适合于锚泊辅助动力定位的平台运动模型，包括平台的高频运动模型和低频运动模型；风载荷、流载荷采用经验公式的计算方法，基于 Newman近似原理计算波浪二阶载荷；基于悬链线理论编制了锚泊系统的悬链线计算程序，并和商业软件 AQWA对比，验证了程序的准确性；随后介绍和设计了粒子群优化推力分配方法和粒子群优化PID控制方法，并利用 MATLAB平台他编制了其计算程序，通过具体算例验证了算法的可行性。 针对半潜式钻井支持平台进行锚泊辅助动力定位的静态和动态定位能力分析，绘制了半潜式钻井支持平台的极限风速曲线，并对半潜式钻井支持平台进行基于准静态算法的时域动态分析，将结果与锚泊定位作对比，锚泊辅助动力定位能够良好控制半潜式钻井支持平台的位置，降低锚泊系统的受力，从数值上进一步验证了锚泊辅助动力定位的优越性。 最后针对半潜式钻井支持平台钻井支持服务工况下的控位能力分析，对 AQWA软件二次开发，设计了一套基于两作业平台重心相对坐标的PID控制方法，并将粒子群推力分配算法编入二次开发程序中，计算结果和锚泊定位相比，本文设计锚泊辅助动力定位程序能够较好的控制两个平台重心的相对位置。 |
| 作者： | 张伟 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 孙丽萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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