自升式钻井平台风暴白存状态性能分析研究
自升式钻井平台系泊系统优化分析

缆绳截面
最大破
直径/ mm 断力 / N 1.76 E6
102
3 .环境荷载 环境条件按照某港口百年一遇工况选取。风、浪、流方向 一致,码头岸壁-4 5 度方向入射。荷载相关参数如表 3 所示。 表3
风速 / m/ s 1.8 波高/ m 1.6
环境条件
波周期/ s 6.3 流速/ m/ s 1.3 9
图 11 2m平台码头间距工况
2. 0 0E+ 05 0. 0 0E+ 00 2 3 4 5 平台码头距 离/ m 6 7
图 8 对称布置缆绳张力变化
1. 40E+06 1. 20E+06 N1. / 力 8. 张 绳 6. 缆 4. 00E+06 00E+05 00E+05 00E+05 1号缆 2号缆 3号缆
第 11 卷 2011 年
第3期 3月
中 国 水 运 Chi na W at er Tr a ns por t
V ol . 11 M arch
N o. 3 2011
自升式钻井平台系泊系统优化分析
赵战华,黄维平,丁 曼
(中国海洋大学 山东省海洋工程重点实验室,山东 青岛 2661 00 ) 摘 要:由于自升式钻井平台自身结构的特点, 码头系泊状态下平台的运动和缆绳的张力不同于船舶。基于三维势
2
成下水作业之 后由于要进行剩余设备安装 、性能测试能相关 工作,通常不 直接放下桩腿而是采用码头 系泊。而自升式钻 井 平台船 体结 构的 不对 称性 决定 了系泊 方式 不同 于普 通船 舶。平台与码 头的间距是决定系泊缆受力 状态的主要因素, 间距过小,容 易导致缆绳张力过大,平台 与码头碰撞频率增 加,可能造成 断缆和平台的破坏;间距过 大,平台首摇、横 荡和纵荡运动 加剧,缆绳受到冲击荷载作 用力增大。因此, 研究平台码头 系泊状态下运动特性和受力 特点对保障平台安 全、提高工作效率有重要意义。 目前可用于浮式海洋结构运动响应预报的商用软件很多, 但能考虑系泊系统响应的软件比较有限 。本文计算采用的软 件是 ANS YS / AWQA, 该程序适用于三维流体动力学计算及结 构有限元分析,具有强大的解决大规模工程问题的能力,包括 非线性分析。本文采用 ANS YS / AQWA,综合考虑风、浪、流 等环境荷载作用, 对某自升式钻井平台码头系泊特性进行分析, 对自升式钻井船码头系泊的特点进行了初步的探索和研究。 二、模型概况 该模型中自升 式钻井平台采用码头系泊 形式,用三条缆 将平台系于两个码头系缆桩上。系泊布置形式如图 1 所示。
自升式海上钻井平台升降系统技术特点分析

压 马达, 可使 升降 系统 针对 不 同 的载荷 采用 不 同 的 速度 ,这 样 节 省 了平 台 升降 的时 间 ;③采 用 大 扭
矩 、低转 速 的液 压马达 可减小 减速箱 的传动 比,从
而减小其 尺寸和 造价 。 从 操 作方式及 故障 率来看 ,两种驱 动升降方 式
均 需设置集 中控 制 台和 桩边 控制 台,集 中控制 台 内
2 齿 轮齿 条 升 降系统 的设 备 组 成
自升式平 台的桩腿齿 条是 沿桩腿 圆筒 或玄杆铺升 降系统传
动装 置 的末端 ,整 个升 降系统 的动力 由电动机或液
压马 达输 出 ,通过联 轴器传 输到传 动装置 ,再 由传 动装置 传递给 小齿轮 ,最后通 过小齿 轮驱动齿 条作
翔
T ur … o n
(7 t 0) 1
c
一 条棠 茎
B 8 00 0N・ 以上 。 目前 国 内缺 乏这 种 大速 比减 速 0 0 m
机 构 的设 计制 造 经验 ,对 于其受 力 分析 、动 力学研 究 、振 动噪声 控 制 、弹性 啮合 原理 以及 载荷 分配 等
每座平 台典型 的 电动齿 轮齿条 式升 降系统 的主
齿 轮齿条 升降 的方 式 比较 多 。所 谓齿轮 齿条式 升降
系统就是 在平 台的每根齿 条上设 置几个小 齿轮 ,齿 条及 其对应 小齿轮 数量根 据平 台所 要求 的举升能 力
和平 台总体要 求加 以确定 。动力通 过桩边 马达驱动
直 线运 动 ,从 而带动桩 腿或平 台进行 升降作业 。对
l 圈 梁 ; 2 平 台 主 甲板 ; 3 顶 升 油 缸 ;4 升 降 室 顶 饭 ; 一 — 一 -
于一个 三根绗 架式桩腿 的 自升 式平 台来说 ,每一个 桩 腿 上都有 三 根玄杆 ,每根 玄杆 上 设有 两道 齿 条 , 每 道齿 条上有 上下 两个小 齿轮 与之 啮合 ( 图 3 , 见 ) 每一 对 啮合 齿轮及 其驱 动 、传 动装置构 成一个升 降 单元 ,一般 来讲 ,升降 系统 由数 个或数 十个升 降单
自升式钻井平台

自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成,平台能沿桩腿升降,一般无自航能力。
工作时桩腿下放插入海底,平台被抬起到离开海面的安全工作高度,并对桩腿进行预压,以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。
完井后平台降到海面,拔出桩腿并全部提起,整个平台浮于海面,由拖轮拖到新的井位中海油63号自升式钻井平台2008年全球共有自升式钻井平台(Jackup)446座,分布在南美、北美、亚洲、非洲、欧洲、澳洲各地。
设计水深一般为10米(30英尺)到250米(750英尺)以内,属近海海域。
它们主要集中建造于1980~1983年,之后的建造数量特别少,使用年限基本上在20~30年,而在役的自升式钻井平台船龄大多数超过25年。
因此,该类钻井平台未来更新换代的需求比较大。
1. 主要建造国家及制造厂截止到2008年8月底,在役的自升式钻井平台为428座,其中美国建造了150座,新加坡建造了110座,居世界前两位(见表1)。
无论是从在役还是新订单来看,美国和新加坡都是Jackup的主要建造商。
美国的建造公司主要有:Bethlehem Beaumont, Marathon Vicksburg, Marathon Brownsville, Marathon LeTourneau, Ingalls Shipbuilding, Baker Marine, Levingston Shipbuilding等;新加坡的建造公司主要有:Keppel FELS, Marathon LeTourneau, SembCorp, Bethlehem, Promet等。
表1主要建造国家及其数量(已建和拟建)2. 主要运营商[1]2008年8月底统计数据,世界上自升式钻井平台的运营商大部分在美国,比例达60%以上。
主要营运公司有:美国Transocean有限公司、美国ENSCO国际公司、美国诺布尔钻井公司(Noble Drilling)等(见表2)。
表2 在役的自升式钻井平台主要运营商在新订单方面,美国Vantage Energy公司持有14艘,居世界第一位,其次是美国Rowan 公司持有9艘,而中国油田服务有限公司以7艘订单位居第三位。
自升式钻井平台结构强度分析研究

自升式钻井平台结构强度分析研究李红涛;李晔【摘要】阐述了自升式钻井平台结构强度的基本理论,提出了结合移动平台结构特点的结构强度分析,并以一桁架桩腿自升式平台为例,通过有限元分析和求解来说明此类移动平台结构强度分析的过程及方法.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2010(025)002【总页数】6页(P28-33)【关键词】自升式钻井平台;结构强度;有限元分析;桁架式桩腿【作者】李红涛;李晔【作者单位】中国船级社海工审图中心,天津,300457;中国船级社海工审图中心,天津,300457【正文语种】中文【中图分类】P752自升式钻井平台是指具有活动桩腿,且其主船体能沿支撑于海底的桩腿升至海面以上预定高度进行钻井作业的平台,此种平台在海洋石油开发中被广泛应用。
自升式海洋平台与导管架固定平台相比,结构整体柔性较大,振动响应较为强烈,且随着海洋工程向深海发展,环境越来越恶劣,载荷不确定因素增多,因此,自升式钻井平台的结构安全越来越受到重视,而结构强度分析自然就成为设计阶段的重要研究内容[1]。
本文以自升式钻井平台的结构安全为目的,阐述了结构强度理论,包括屈服强度理论、屈曲强度理论和疲劳强度理论;并结合自升式钻井平台结构特点,提出了总体性能分析、船体强度分析及局部强度分析3个主要的结构强度分析;最后以一桁架式桩腿的自升式钻井平台为例,通过有限元分析和求解,阐述此类移动平台结构强度分析的过程及方法,对工程实践有指导作用,并为工程设计人员提供借鉴。
自升式钻井平台结构强度失效形式主要有3种,即屈服强度失效、屈曲强度失效及疲劳强度失效。
对于桩腿、甲板间支撑等独立构件,其屈服强度应满足下式(1)、(2):承受轴向拉伸和弯曲组合作用时承受轴向压缩和弯曲组合作用时式中符号含义可参见参考文献[2]。
对于平台大部分结构:带扶强材的板结构,其屈服强度应按相当应力σeq校核:式中为材料屈服强度;S为安全系数,静载工况取1.43,组合工况取1.11。
自升式平台作业过程中RPD问题研究

自升式平台作业过程中RPD问题研究秦洪德,王洋(哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨 150001)摘要:由于环境载荷及海底地质条件影响而导致的自升式钻井平台安装定位失效很可能带来巨大的经济损失及人员伤亡。
上述的失效往往是由于环境载荷(风、浪、流等)过大、海底地质(海底不平坦、海底地质过硬等)条件恶劣等导致桩靴受偏心力,进而发生位于上、下导向板(Upper Guide、Lower Guide)之间的桩腿支撑管屈曲失效,此问题可以通过RPD(Rack Phase Difference)进行度量研究。
详细阐述了RPD问题产生的背景,提出了RPD定义及测量方法,并通过简化的单桩腿二维模型受力分析解释了导致桩腿支撑管屈曲失效的RPD成因。
介绍了国外的RPD研究进展,包括通过二维有限元模型分析方法进行的RPD关于不同支撑管布置形式的敏感性分析,分析得出X形、K形及反K形支撑管布置形式自升式钻井平台的RPD特性。
此外,还介绍了平台升降过程中的RPD时域数值模拟方法,包括特殊有限元模型的建立、升降机构的简化以及时域分析的程序等,通过这一分析程序可以实现对平台升降过程中RPD及其相应的支撑管载荷进行实施监控。
最后,总结了RPD的研究状况并提出了RPD研究的发展方向。
关键词:自升式钻井平台;RPD(Rack Phase Difference);有限元分析;数值模拟1 引言过去几年间,对一些自升式钻井平台安装定位事故的调查证实,其原因主要为桩腿支撑管结构(水平横撑、斜撑)屈曲失效。
其中2002年工作在北海南部的GSF Monarch平台的支撑管失效事故最为著名[1],经常被相关文献所引证,如图1所示。
该平台的支撑管失效原因为当工作人员试图重新对平台主体进行调平时,一条桩腿的桩靴发生了海底冲刷而导致桩靴受力偏心。
RPD的问题最近一些年来才被关注。
1980年之前,自升式钻井平台的设计是基于固定升降系统(fixed jacking system)配合辐射状的齿条布置形式,或基于浮式升降系统(floating jacking system)配套对向布置的齿条布置形式(如图2所示)。
自升式钻井平台简介

自升式钻井平台
中文名称:自升式钻井平台
英文名称:jack-up drilling rig
定义:
使用平台自身的升降机构将桩腿插入海底泥面以下的设计深度,平台升离海平面一定高度钻井作业的可移动装置。
应用学科:
海洋科技(一级学科);海洋技术(二级学科);海洋矿产资源开发技术
(三级学科)
带有能够自由升降的桩腿,作业时桩腿下伸到海底,站立在海床上,利用桩腿托起船壳,并使船壳底部离开海面一定的距离(气隙)。
拖航时桩腿收回,船壳处于漂浮状态。
作业水深范围从12/14 英尺直至550 英尺。
大多数自升式钻井平台的作业水深在250至300 英尺范围内。
自升式钻井平台有两种型式,独立桩腿式和沉垫式。
平台稳定站立后,大多数悬臂梁可以将钻台外伸到固定平台。
在风大浪急的海面不能进行拖航。
1.支撑型式:桩靴式;沉垫式
2.升降装置:液压缸升降(插桩式);齿条/齿轮箱
3.桩腿结构型式:筒型;绗架
4.桩腿数量:3腿;4腿
5.槽口:有槽口;无槽口
6.生活楼的布置:横向布置;周边布置
自升式钻井平台,又称为桩脚式钻井平台,是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。
自升式钻井平台可分为三大部分;船体,桩脚和升降机构。
需要打井时,将桩脚插入或坐入海底,船体还可顺着桩腿上爬,离开海面,工作时可不受海水运动的影响。
打完井后,船体可顺着桩腿爬下来,浮在海面上,再将桩脚拔出海底,并上升一定高度,即可拖航到新的井位上。
中油海8平台介绍和参数 (2)

中油海8平台介绍1.1平台基本信息1.1.1平台基本信息平台名称:中油海8(CPOE 8)平台类型:独立圆柱桩腿悬臂梁型自升式钻井平台业主:中国石油集团海洋工程有限公司(CPOE)国籍:中国注册港籍:天津港入级:CCS入级符号:★CSA Self-elevating Drilling Unit, HELDK1.1.2 设计与建造设计方:胜利石油管理局钻井工艺研究院海洋工程装备研究所中国船舶总公司第708研究所建造方:青岛北海船舶重工有限责任公司竣工日期:2009年4月1.1.3平台型式及功能1、平台类型该平台是独立圆柱桩腿悬臂梁型自升式钻井平台,钢质非自航。
平台设计最大作业水深40m(含天文潮和风暴潮),最大钻井深度7000m(使用4.5英寸钻杆)。
平台主体为箱形结构,平面形状接近三角形。
平台设有3根桩腿,桩腿为圆柱形,艉二艏一,桩腿下端设有桩靴(拖航时桩靴可完全收回平台体内)。
每个桩腿设有一套升降装置,桩腿通过升降装置与船体连接和固定,船体可沿桩腿上下升降并支撑于一定高度。
升降装置采用电动齿轮齿条升降系统。
该平台配置标准的钻井设备,通过悬臂梁和横向轨道,井架通过悬臂梁和横向轨道实现纵横移动,在同一地点可以钻探多口井。
生活楼设置在船体的艏部,可以提供100人的生活居住条件。
直升机甲板设置在生活楼上层的前方,为平台人员提供交通条件。
2、平台功能本平台适用于7000m(φ114mm钻杆)深度内的石油钻探作业,具备钻井、固井及辅助试油等能力。
1.1.4适用范围1、作业范围:渤海湾地区水深5.0~40m(含天文潮和风暴潮)内泥砂质及淤泥质海域或相似条件的其他海域。
2、平台为无冰区作业。
1.2主要性能指标1.2.1平台主要设计参数。
2022_2023学年广东省茂名市高三(第2次)模拟考试地理试卷及答案解析

2022~2023学年广东省茂名市高三(第2次)模拟考试地理试卷一、单选题(本大题共16小题,共32.0分)数字经济是以互联网、云计算、人工智能等数字技术为载体的经济活动,分为服务型和制造型。
近年来,长江经济带数字产业企业分布中心整体靠东且不断西移,但制造型数字产业企业一直集中分布在长三角地区。
据此完成下面小题。
1. 长江经济带数字产业企业分布中心西移的原因不包括()A. 中上游政策支持力度大B. 中上游市场需求潜力大C. 下游区位条件相对较差D. 下游企业数量增长较慢2. 影响制造型数字产业企业一直集中分布在长三角地区的关键因素是()A. 国家政策B. 产业基础C. 市场规模D. 海陆交通中国空间站在距离地表约400千米的接近北极方向的正圆轨道上运行,绕地球一圈约90分钟。
空间站轨道平面与赤道平面的夹角约42°(如图所示)。
据此完成下面小题。
3. 在中国空间站上,航天员一天能看到日出的次数是()A. 4次B. 8次C. 16次D. 24次4. 下列城市中,中国空间站不能飞越其正上空的是()A. 北京B. 上海C. 新加坡D. 莫斯科我国科研人员将月球地貌分成撞击坑、撞击盆地、月海和月陆四种基础地貌单元,并对四种地貌单元的起伏度(指地势起伏状况)进行了统计(如下表)。
据此完成下面小题。
起伏度统计值(米)基本地貌单元最小值中位数最大值平均值月海232534772380.27月陆1108253961231.69撞击坑71172172001842.39撞击盆地1119772001330.975. 指出月球表面起伏度最大的地貌单元是()A. 撞击坑B. 撞击盆地C. 月海D. 月陆6. 与地球地貌相比,对月球地貌影响更明显的是()A. 太阳活动B. 侵蚀搬运C. 外力撞击D. 构造运动2000~2019年,黄土高原苹果种植面积增长了1.3倍,产量增长了3.1倍。
苹果生产水足迹由绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹组成。
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桩腿横 向距离
量 , 变载荷 主要 包括各 液舱 的配 载 、 台作业 的 可 平
收稿 日期 :0 1 4 1 2 1 - —8 0 修回 日期 :0 1 72 21- — 0 6 作者简介 : 陈营营( 9 5) 女 , 18 一 , 硕士生。 研究方 向: 舶与海洋结构物设 计制造 船
E malC ej 2 0 @ yho tm.n - i hny 0 5 ao.o c : y
l 42
相关载荷以及其他生活供应品的重量等。计算平 台在风 暴 自存状 态下 的工作 载荷 见表 2 。
22 环境 载荷 .
环境 载荷 主要包 括风 、 波浪及 海 流载荷 , 同时
还包括 P△效应载荷 和波浪惯性力载荷。计算 . 时假 设 风 、 、 同 向 , 取 7个 人 射 方 向 ( 。 浪 流 选 0,
波高/ m 波 浪 周 期/ s
风 速/ m ・ ) ( s 流 速/ m ・ 。 ) ( s
1. 7 0 6 1 .0 3 5
5 .4 14 06 .0
取使波浪倾覆弯矩达到最大时所对应 的相位值。
2 2 3 波浪 惯性 力载 荷 .. 参 照 S A E 规 范 , 用 动 态 放 大 系数 法 处 N M 采
性能研究方法 , 并对其进行包括桩腿强度 、 抗倾稳性 、 紧机构承载性能 、 锁 预压载性 能及桩靴抗滑 移性 能等 的 关键词 : 自升式 钻井平 台 ; 风暴 自存 ; 限元计算 ; 有 性能分析
中 图分 类 号 : 6 4 3 U 7 .8 文献标志码 : A 文章 编 号 :6 1 9 3 2 1 )60 4 -4 17 — 5 (0 10 -120 7
自升式钻井平 台风暴 自存状 态性能分析研究—— 陈营营 , 黄
~, 李红霞 , 刘
刚, 张
崎
3 。6 。9 。 10 ,5 。 10 ) 0 , ,0 ,2 。 10 ,8 。 。具体 环境条 件 0 见 表 3 。
表 2 风暴 自存 时的工作 载荷 载荷 空船重量 数 值
66 4 48. 7
∞
自升式 平 台由于 其定 位能 力强 和作 业稳 定性 好 , 大陆 架 海域 的油 气 勘 探 开发 中居 主 力 军 地 在 位 … 。风暴 自存工 况是 平 台在 服役 时可 能 遇到 的 最危 险工况之一 , 为了确保平 台在 该工况 下 的安 全
根据该平 台的结构特 点 , 采用 S S M 软件 G . EA E
2 1 工作载荷 .
几何参数
总 长
数值
总宽
主船体 型深 ( 面) 侧
桩 腿 长 度
桩腿 弦管 中心 间距
桩腿节距 桩 腿 纵 向距 离
工 作载荷 是 指在 理 想 环 境 中 , 由于 机 构 的存
在 和使 用而产 生 的载荷 , 括 固定 载荷 和可 变 载 包
荷 。固定 载荷 主要 包 括 平 台结 构 自重 和设 备 重
NE模块建立 目标平台三维有 限元 模型 , 图 1 I 见 。
性, 必须对平台的总体 l能进行分析 , 生 主要包括: ① 桩腿强度; ②抗倾稳性 ; ③锁紧机构承载性能 ; ④预 压 载性能 ; ⑤桩靴抗 滑移 l能 。 生
1 计 算模 型
本研 究 中 的平 台主体呈 三角 形 , 3条 桩腿 , 有 每条 桩腿 的截 面 为三 角 形 , 3根 弦管 组成 。刚 由 性 的楔 形锁 紧机 构 支 撑 着 平 台 主体 , 以承 受 平 可 台的 固有重 量 和风暴 自存状 态下 的环 境载 荷 。在
千斤顶 基座 顶端 和 甲板 与 龙骨之 间有 刚性 的导 向
图 1 自升 式 平 台 整 体 有 限 元模 型
根据 C S规范 的推荐 , 界 条件 采 用 在泥 C 边
面 以下 3 0 n处 对 桩 腿 简 支 , 据 S A .5 i 根 N ME规
范 _ 的推荐 , 用梁 结构 组 成 的空 间梁 系 来模 拟 3 采
自升 式 钻井 平 台风 暴 白存 状态 性 能 分 析研 究
陈营营 , 黄 一 , 红霞 。 李 刘 刚, 张 崎
( 大连理 工大学 船舶 工程 学院, 辽宁 大连 16 2 ) 103 摘
校核 。
要: 以一桁架式桩腿 自升式钻井平 台为例 , 通过有限元分析计算 , 介绍平台在风暴 自存状态下 的总体
主船 体 。
装置 , 使弦 管贯 穿 整 个 平 台 主体 。平 台 的主 要 几 何 参数 见表 1 。
表 1 平 台的 主 要 几 何 参 数 m
2 计 算 载 荷
在对 平 台进行 有 限元 分 析 时 , 先 要 计算 平 首 台在风暴 自存 状 态 下所 受 到 的 载荷 , 主要 包 括 工 作 载荷 和环境 载荷 j 。
堕 2 2 1 风 载荷 ..
:
理 目标 平 台 的动态 响应 , 即将 平 台结 构 简化 为 单 自由度 质量 弹簧 阻尼 系 统 模 型 , 过求 解 模 型 的 通 运 动方程 , 算 出动 态 放 大 系数 。将 此 动 态 放 大 计 系 数作 为 比例 因子 , 与采 用 没 有 考 虑动 力 因素 的 方 法求 出 的结构 响应 相 乘 , 为 结 构对 外 加 载 荷 作 的 动力 响应 。动 态放 大系数 CA的计算 式为 DF
表 4 风 力 和 风 力 矩 的 计 算 结 果
m
可变载荷
总 的举 升重 量 桩腿和桩靴 总重 量
2 7 . 69 7 5 9 4 . 32 6 2
2 4 . 413 7
水嚣 m
9 .4 14
动 力载 荷 。 。针对 每 一 个ห้องสมุดไป่ตู้人 射方 向 , 。 波浪 相 位 选
第4 0卷
第 6期
船 海 工 程
S P & 0C AN E HI E NGI E NG NE RI
Vo . No. 140 6 De 201 C. 1
21年 1 01 2月
D I1 .9 3ji n 17 - 5 .0 10 .3 O :0 36 /.s .6 1 9 3 2 1 .6 0 7 s 7