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原文传递半潜式平台气隙响应的预报

论文题名：	半潜式平台气隙响应的预报
关键词：	半潜式平台;钻井平台;气隙响应;数值计算;气隙性能
摘要：	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FPSO、SEMI-SUBMERSIBLE、SPAR和TLP四种。其中半潜式平台由于总投资小，甲板面积和可变载荷大，移动灵活，稳定性好，作业可靠，在石油勘探开发领域中发挥着重要作用。尤其是其工作水深范围广，能够适应较恶劣的海况条件，在我国南海等深水海域有着广泛的应用前景。气隙是指波浪表面到平台下甲板下表面的垂直距离，它是平台设计过程中要考虑的关键问题之一。为了减小波浪载荷，海洋工程结构物的垂向支撑结构（如半潜平台的立柱，导管架平台的支腿等）一般较为细长，而甲板面积则相对巨大以增加作业能力。因此，若波浪直接砰击甲板，则可能造成严重的结构破坏，甚至导致平台倾覆。本论文通过理论分析、数值计算和模型试验相结合的研究方法，以一座深水半潜式钻井平台为例， 1、引入了一种新的试验数据处理方法，得到概率对应的气隙响应曲线。该响应曲线近视为直线。(1)它可以更准确地对各测点发生波浪砰击的危险程度进行比较；(2)还可以用来分析各测点相对波面升高对入射波高的敏感程度，曲线斜率越高，敏感程度也越高；(3)同时，还可以使用其对未进行水池模型试验的海况下的平台气隙响应进行预报。 2、对平台在5种海况下的气隙响应进行了数值计算，并与相应的模型试验相比较。从比较结果可以看出：(1）在海况条件恶劣，波高较大时，一阶数值计算和Stokes二阶统计修正的结果均低估了相对波面升高的极值，且波陡越大，低估越严重。但是，它可以较好的预报危险点的位置，因此，可以用来在进行模型试验之前确定探针的布置位置和试验浪向;(2）垂荡对半潜平台的垂向运动的影响最大，但横摇和纵摇的影响也不可忽视，尤其是波浪谱峰周期与摇动的固有周期接近时;（3）平台在斜浪和横浪时，在立柱的外角隅区域上浪的危险最大，在数值预报和试验测量时须予以特别关注，同时在进行结构设计时可进行适当的局部加强；（4）高阶散射和立柱处的波浪爬升效应对气隙的影响不可忽略，但目前尚无较好的数值计算软件和方法，因此，在新平台设计时，一般需进行水池模型试验。 3、在原平台的基础上，保持吃水和重心位置、惯性半径等参数（除排水量外）均不变，分别选取三种典型的下浮体结构型式和三种典型的立柱型式，对其运动性能和气隙性能进行了比较。从比较结果可以看出：（1）下浮体连接构件的型式对各点的影响不尽一致，但在气隙响应最为恶劣的立柱角隅处，横撑杆型式的连接构件优于翼型和环形下浮体型式；（2）在各海况下的气隙响应均为圆柱形立柱优于方形立柱。
作者：	曾志
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	杨建民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文