新型延伸式张力腿平台水动力性能研究
随着全世界的海洋石油工业发展不断走向深海，深水油气勘探开发引起了越来越多的关注。目前，中国在近海石油和天然气工程领域的发展正处于由浅水到深水的转型阶段，对海洋资源储量丰富的南海区域进行深水油气资源的勘探开发已刻不容缓。海洋平台是海上油气资源开发的必备武器，在浅水区域中，常见的海洋平台有固定式平台和自重式平台，但随着工作水深不断加大，其建造成本也随之迅速增长。在这种情况下，能适应较深工作水深的移动式平台备受关注。在众多移动式平台中，张力腿平台凭借其优越的运动性能和稳定性以及适应工作水深范围大等突出优势，在国际上获得了普遍的发展，已成为世界各地海洋油气行业深水平台的主要形式之一。针对于我国南海海域的环境条件，延伸式张力腿平台在张力腿平台的众多结构型式当中占有较大优势。 本文最初对延伸式张力腿平台的研究现状和结构特征进行了简单的介绍，结合传统的延伸式张力腿平台的结构型式，以承继其优点修正其缺点为设计思路，提出一种全新型式的延伸式张力腿平台。通过浮箱与延展结构的一体化设计，减少了平台的模块数量和焊缝数量，降低了平台的建造周期和建造成本，提高了延展结构的抗疲劳性和安全可靠性。 然后，本文对提出的新型延伸式张力腿平台在频域内的水动力特性展开了研究。选用DNV公司的SESAM软件中WADAM水动力分析模块，考虑张力腿的附加刚度，计算了平台运动的固有周期和水动力参数以及平台在不同方向波浪荷载作用下的运动响应函数等。通过调整平台主尺度，改善了其艏摇性能。此外，还探究了立柱间距、张力腿刚度、预张力以及张力腿数量对新型平台频域运动性能的影响。 最后，考虑中国海南多种环境荷载与新型平台运动的耦合关系，在SESAM软件中的Deep C时域模块里，建立平台全耦合运动系统的数值计算模型，计算新型平台在风、浪、流等环境荷载联合作用和系泊系统的非线性作用下在时域内的运动响应情况，获得新型半台在时域内的运动响应时程、张力腿的张力时程与张力极值等。 从计算结果可以得出结论:新型延伸式张力腿平台运动的固有周期在规范要求范围内，其水动力性能良好，满足作业要求。通过分析研究，得出立柱间距、张力腿刚度、预张力以及张力腿数量等平台参数与各自由度运动响应传递函数之间的关系，为研发适应于我国南海深海区域的张力腿平台提供一定的参考。
深水油气资源;延伸式张力腿平台;一体化设计;水动力特性;运动响应
中国海洋大学
硕士
水利工程
黄维平
2015
中文
TE951
87
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）