自升式钻井平台完整稳性计算方法研究

自升式钻井平台稳性计算书的建立及应用探究发布时间：2022-09-15T05:18:57.431Z 来源：《科技新时代》2022年4期2月作者：贾永兴[导读] 自升式钻井平台与航行船舶存在较大差异，尤其是在对其稳性展开计算时，计算方法贾永兴中海油田服务股份有限公司河北省廊坊市 065201摘要：自升式钻井平台与航行船舶存在较大差异，尤其是在对其稳性展开计算时，计算方法与模型各不相同，基于此，本文以自升式钻井平台为核心，先行探究该平台稳性计算书的建立要点，继而以CJ46型自升式钻井平台为基础，采用NAPA软件对其稳性展开进一步探究，以供参考。

关键词：自升式钻井平台；稳性计算书；建立及应用引言：自升式钻井平台是一种海洋石油勘探设备。

其运行稳定性与垂直方向的插桩作业和水平方向的抗滑能力密切相关。

现有的嵌入式单元运行稳定性研究仅基于经典理论公式和数值计算结果，忽略水平荷载的影响，简单地将水平荷载和垂直荷载分开讨论。

结果与实际情况相差很大，这将导致桩腿插入不到位的现象。

因此，需要进一步计算自升式钻井平台的稳定性，以提高自升式钻井平台的运行稳定性。

一、自升式钻井平台稳性计算书的建立要点1.波流载荷当平台位于底部时，波浪荷载主要作用在小尺度的桩腿上，桩腿之间的距离也相对较大，相互作用相对较小，因此可以将其视为小尺度的隔离桩，因此可以使用莫里森公式来计算波浪力。

在自存条件下，平台最大工作水深76.2m，最大波高16.46m/s，相应周期为13.5s，表面速度为0.5m/s，极限条件为桩腿位于海底淤泥表面以下3M处。

考虑到波、流入射方向与风荷载方向一致的最危险情况，建立桩腿的sacs模型。

桩腿桁架由弦杆、斜杆、水平杆和内杆组成。

绳架材料的屈服极限为690mpa，其他部件的屈服极限为360MPa，材料的弹性模量定义为200GPa：一旦桩靴位于泥面以下3M处，因此不考虑桩靴的变形和破坏，将桩靴模拟为具有大刚度和屈服极限的构件；将平台主体视为刚性体，与桩腿刚性连接，忽略齿轮箱与机架之间的啮合间隙，平台主体自重均匀分布在三个桩腿上；考虑到海洋生物修正的曳力系数和惯性力系数，根据两端齿间的长度，计算弦架在波浪流力作用下的有效长度，波浪流采用斯托克斯五阶波和恒定流[1]。

胜利作业平台拖航稳性分析计算摘要：移动式平台是开发海洋石油的基础装备，尤其以自升式平台为主。

文章以典型的自升式平台胜利作业平台为例，运用水动力有限元分析软件建立了平台模型进行分析，计算平台拖航的完整稳性和破舱稳性数据，得到不同状态下的初稳性高和稳性衡准数。

通过计算分析，探讨该类型平台拖航稳性的最不利工况，判定该平台稳性是否满足要求。

关键词：自升式平台；完整稳性；破舱稳性；MOSES平台拖航时桩腿升起，高耸的桩腿导致风倾力矩增加，同时桩腿与桩靴自重较大，升桩致使平台重心显著升高，对平台拖航稳性造成极其不利的影响，因此该状态下海上移动式平台比较危险。

据文献统计，在平台完全损失事故中，因稳性缺陷引起的事故接近35％[1]。

本文胜利作业平台为例，对平台拖航完整稳性和破舱稳性进行分析，以便为自升式平台拖航稳性的校核提供算例。

1 平台稳性规范要求1.1 完整稳性与船舶类似，平台稳性主要指在外力作用下平台偏离平衡位置而发生倾斜，当外力消失后，其能自行回复到原来平衡位置的能力[2]。

平台稳性随装载量的变化而变化，为保证平台在各个工况下的稳性都能够满足规范要求，需要对远洋拖航、油田拖航等多种进行稳性计算校核。

平台稳性校核的关键在于确定风倾力矩（表示在恶劣海况下风对平台作用的动倾力矩）和复原力矩（表示在最危险的情况下平台抵抗外力矩的极限能力）[2]，二者之比称为稳性衡准数，其值大于等于1时可满足稳性要求对于船舶和浮式平台，至第2交点或进水角处的复原力矩曲线下面积中的较小者至少应比至同一限定角处风倾力矩曲线下的面积大40%，也就是说，复原力矩与风倾力矩曲线面积之比大于等于 1.4（面积比即稳性衡准数），即（A + B）≥ 1.4（B + C）（图1），对应的倾角是第2交点或者入水点（两者取较小者）。

1.2 破舱稳性规定的外加风压作用下平台破舱后依靠自身倾斜后的复原力矩，仍能保持不再继续进水的能力即平台的破舱稳性[3]。

自升式钻井平台设计规范与技术研究周佳;任铁;龚诗【摘要】自升式钻井平台广泛应用于近海油气资源开发.随着设计开发和研究的不断深入,其应用已逐步向中等水深过渡.与此同时,船级社的规范要求也伴随着审查和检验经验的丰富,不断贴合实际并增补内容.此外,设计技术和计算能力的发展,也为自升式钻井平台的开发提供了有力保证.以往通过经验性或估算的设计值,现在可以通过数值分析取得更准确合理的评估结果.文中跟踪主流船级社自升式平台规范的发展和更新,结合JU2000E和CJ50型平台设计开发经验,对自升式钻井平台的设计开发技术进行对比讨论.相关结论可供海洋工程设计者参考.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2017(028)001【总页数】5页(P16-20)【关键词】自升式钻井平台;设计;规范【作者】周佳;任铁;龚诗【作者单位】中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011;中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011;上海外高桥船舶及海洋工程设计研究院上海200137【正文语种】中文【中图分类】U674.38+1自升式钻井平台最先出现在美国。

其作业区已由浅滩发展至浅水，目前正不断向深水甚至极地等环境条件恶劣的区域拓展。

当今，主流新开发的自升式平台作业水深已超百米，甚至某些高等级平台称其作业水深已达到约200 m［1］。

自升式钻井平台通常为方形（四桩腿）或三角形（三桩腿）主船体，通过升降及锁紧机构与桩腿相连。

桩腿通常分为壳体式和桁架式两类，壳体式桩腿（圆柱或方柱）一般只用于60～70 m以下的水深，而深水自升式平台一般都使用桁架式桩腿。

平台就位后，桩腿从围井区下放，桩靴（或沉垫）插入海底，主船体抬升离开水面并预留一定气隙。

平台工作时，悬臂梁结构外伸配合钻台就位，实施钻探作业。

悬臂梁主体一般为框架结构，井架和钻台均安装于悬臂梁，悬臂梁通过轨道及滑动装置与主甲板连接。

在各类离岸钻采装备中，由于自升式平台的大型结构部件之间经常发生相对移动，需各部分协同配合，因此设计难度很大，建造精度要求也最高。