半潛式平臺運動性能與參數(shù)敏感性分析.pdf

1、近年來，半潛式平臺在深海和超深海油氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用越來越多。我國南海深水油氣田的勘探開發(fā)已經(jīng)拉開序幕，對于半潛式平臺等深海平臺的科學技術(shù)研究正在全國蓬勃開展。在半潛式平臺水動力性能研究方面，除了常規(guī)水動力性能預(yù)報研究之外，還應(yīng)特別關(guān)注與平臺結(jié)構(gòu)形式特點密切相關(guān)的特殊水動力問題。 論文充分調(diào)研了國內(nèi)外半潛式平臺的發(fā)展狀況及水動力研究現(xiàn)狀和趨勢。對半潛式平臺運動性能進行頻域和時域數(shù)值計算及模型試驗研究，并對縱蕩、橫蕩、橫搖、縱搖和

2、垂蕩性能的相關(guān)規(guī)律進行詳細分析。數(shù)值與試驗結(jié)果的對比分析表明：1）對于半潛式平臺這類由柱體組成的結(jié)構(gòu)物，應(yīng)用Newman近似方法預(yù)報水平方向低頻運動響應(yīng)可以得到令人滿意的結(jié)果，而進行垂向運動數(shù)值預(yù)報時，忽略粘性力作用會使得低頻運動響應(yīng)計算結(jié)果產(chǎn)生偏差，需要結(jié)合Morison公式計及粘性力的作用；2）橫搖和縱搖運動固有頻率均低于波浪頻率，在波浪慢漂力作用下會出現(xiàn)顯著低頻運動響應(yīng)，而且作業(yè)海況時低頻響應(yīng)遠大于波頻響應(yīng)，生存海況時二者處于同一

3、量級；3）垂蕩運動是否出現(xiàn)低頻響應(yīng)則與所處海況聯(lián)系緊密，作業(yè)海況時低頻響應(yīng)與波頻響應(yīng)處于同一量級，生存海況時則沒有出現(xiàn)。低頻垂向運動的存在，將影響半潛式平臺氣隙性能和作業(yè)性能，需要特別關(guān)注。 半潛式平臺的水動力性能往往受到平臺質(zhì)量特性和幾何參數(shù)的影響，如立柱的尺寸、間距、吃水以及浮箱的尺寸等。本文以雙下浮箱、四立柱、圓柱形橫撐半潛式平臺為原型，改變重心高度、立柱和浮箱中心線間距、橫撐形式、立柱和浮箱截面形式、吃水、垂蕩板尺寸及布

4、置深度、下浮箱形式等設(shè)計參數(shù)，選取目前工程界所關(guān)注的縱搖、橫搖和垂蕩運動響應(yīng)來評估參數(shù)改變對平臺運動性能的影響。首先在頻域下得到修改參數(shù)后平臺的RAO，然后計算作業(yè)海況和生存海況下的響應(yīng)值，最后與原型平臺值進行對比分析。結(jié)果表明：加大平臺吃水能改善平臺縱搖、橫搖和垂蕩運動性能；添加垂蕩板能使得垂蕩方向的運動進一步減小，但是添加過程中應(yīng)保持一定深度以避開波浪的影響；而采用翼型橫撐和環(huán)形浮箱都可能使平臺的運動性能變差，因此在設(shè)計過程中應(yīng)該注