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深水浮式平台原型测量与分析

刘超  
【摘要】:浮式平台是深水油气开发中的主要装备,具有钻井、生产、生活等多种功能。自上世纪五十年代投入使用以来,浮式平台设计理论和技术得到了迅猛的发展,但其可靠性和经济性仍是海洋工程领域关心的重要问题。对于大型浮式平台的设计,多采用数值模拟和模型试验相结合的方法,校核不同荷载工况组合下平台的响应和受力。随着应用水深增加和海洋环境的不确定性,数值方法和模型试验的局限也愈加显露,无法满足深水、超深水平台设计分析的需要。为弥补数值方法和模型试验的不足,国内外学者寻求在现役平台上进行原型结构测量,同步获得结构荷载和响应信息,为结构设计与评价提供信息。 本文针对浮式平台设计与工作中的存在的问题,开展了现场原型测量研究与分析评价工作。通过对国外浮式平台事故的整理和分析,总结出了浮式平台存在的主要失效模式:稳性失效、强度失效和定位失效。从失效分析的角度出发,设计了浮式平台现场原型测量系统,并成功的在南海某浮式平台上得到了应用。针对锚泊系统现场测量存在的问题,根据多组分悬链线方程组的定解条件,提出了锚泊链受力的姿态测量方法。通过对现场测量数据的统计和分析,对JONSWAP波浪谱在南海的适用性进行了讨论,指出JONSWAP平均谱将导致平台设计偏保守;通过建立浮体与锚泊系统的耦合计算模型,以实测风、波浪和海流为荷载输入条件,对比分析了实测结果与计算结果之间的异同。


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