【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U674.38
【部分圖文】：

1第1章緒論1.1課題的背景和研究意義隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)能源的需求也日益增強(qiáng)，能源短缺加速了各個(gè)國家對(duì)能源的開發(fā)和探索。根據(jù)中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)(CPCIA)發(fā)布的年度報(bào)告，中國在2016年度平均每天消耗原油1150萬桶，而國內(nèi)日產(chǎn)量僅為400萬桶，石油供應(yīng)大幅度依賴國際市場進(jìn)口，供給類型較為單一[1]。近年來，海洋因其所蘊(yùn)藏的巨大能源潛力受到了關(guān)注。隨著陸上能源逐漸枯竭及能源可持續(xù)發(fā)展的需要，探索開發(fā)海洋能源成為了當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的重要課題。我國海洋所蘊(yùn)藏的油氣資源儲(chǔ)量與陸地相當(dāng)，探明率僅為24.2%，且探明區(qū)域中接近四分之三蘊(yùn)藏于水下500m以下，開采難度遠(yuǎn)高于世界平均水平[2]。由此可見，在有“第二個(gè)波斯灣”之稱的南海海域，將承擔(dān)著我國未來海洋油氣開發(fā)的重任。圖1.1我國南海洋油氣資源分布從1896年亨利·威廉姆斯在加利福尼亞的薩默菲爾德海岸在棧橋上開采石油開始，海洋油氣工業(yè)發(fā)展至今已經(jīng)有120年的歷史[3]。當(dāng)今，海洋平臺(tái)已經(jīng)成為海上油氣開采的重要形式，其工作水深在30m至3000m之間，覆蓋了海洋油氣鉆探、生產(chǎn)、存儲(chǔ)及運(yùn)輸?shù)娜^程[4]。海洋平臺(tái)種類眾多，其中在500m至1500m的深水區(qū)域主要使用張力腿平臺(tái)和SPAR平臺(tái)。由于張力腿平臺(tái)優(yōu)異的動(dòng)態(tài)特性適用于南海海況，因此對(duì)張力腿平臺(tái)的深入研究有很強(qiáng)的實(shí)際需求[5]。張力腿平臺(tái)采用典型的順應(yīng)式浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過若干條張力筋腱將平臺(tái)與海底樁基相連接[6]。筋腱連接器作為連接部位的核心部件，具有快速安裝、柔性連接、承載能力強(qiáng)哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文2的特點(diǎn)，而我國暫無相關(guān)研究，因此，設(shè)計(jì)一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的張力腿平臺(tái)筋腱連接器對(duì)張力腿平臺(tái)的整體研發(fā)、打破技術(shù)壟斷及開發(fā)南海油氣具有重要的價(jià)值和意義。1.2張力腿平臺(tái)概況1.2.1張力腿平臺(tái)的組成張力腿平臺(tái)的概念是由浮動(dòng)式平臺(tái)的修改和組合而成，通過自身浮力支撐平臺(tái)本體產(chǎn)生遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)自重的浮力，浮力抵消自重后的剩余浮力與筋腱預(yù)張力平衡[7]。預(yù)張力作用在垂直張力腿系統(tǒng)上，使張力腿時(shí)刻處于受張拉的繃緊狀態(tài)。這種受力狀態(tài)使得平臺(tái)的橫堯縱搖和垂蕩近于剛性，而平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)橫蕩、縱蕩和首搖則顯示出柔性，張力腿平臺(tái)在各個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)固有周期都遠(yuǎn)離常見的海洋能量集中頻帶。通常張力腿平臺(tái)縱向擺動(dòng)頻率為0.25~0.5Hz，橫向運(yùn)動(dòng)頻率為0.01~0.005Hz，整個(gè)張力腿平臺(tái)結(jié)構(gòu)的固有頻率在海浪一階頻率的兩端，避免了平臺(tái)和海浪發(fā)生共振，使平臺(tái)具有更好的穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)特性[8]。張力腿平臺(tái)通過自身的結(jié)構(gòu)形式，張力腿平臺(tái)通常由以下五部分組成，分別是平臺(tái)上體（Topside）、立柱（Column）、下體浮箱（Pontoon）、張力筋腱系泊系統(tǒng)（Tendon）和錨固基礎(chǔ)（PileFoundation），如圖1.2所示。前三個(gè)部分合稱為平臺(tái)本體，位于水面線附近，錨固基礎(chǔ)位于海底泥線附近，兩者通過張力筋腱系泊系統(tǒng)連接[9-10]。立柱下體浮箱張力腿系泊系統(tǒng)錨固基礎(chǔ)平臺(tái)上體立管海底井口圖1.2張力腿平臺(tái)總體示意圖張力腿平臺(tái)中每個(gè)部分對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)和功能詳述如下：（1）平臺(tái)上體：張力腿平臺(tái)甲板以上的部分，擔(dān)負(fù)平臺(tái)的生產(chǎn)與生活功能，設(shè)有鉆井、發(fā)電、直升機(jī)平臺(tái)及生活中心等區(qū)域。平臺(tái)中部安裝有濕式、干式或干濕組合式采油樹，配合浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置（FPSO）或外輸管道完成采油作業(yè)[11]。

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文4種各樣的家族成員[17]。根據(jù)其結(jié)構(gòu)布置形式，張力腿平臺(tái)誕生以來經(jīng)歷了兩個(gè)階段的更替迭代。第一代張力腿平臺(tái)為傳統(tǒng)大型平臺(tái)，如圖1.3（a），平臺(tái)上體通過四根立柱分布在矩形平面四角，具有干式采油樹和完整的鉆井、生產(chǎn)系統(tǒng)。Hutton、Auger、Ram等張力腿平臺(tái)均采用了該設(shè)計(jì)，適用水深在500ft（約合152m，Hutton平臺(tái)）至2860ft（約合872m，Auger平臺(tái)）。這種設(shè)計(jì)由于平臺(tái)自重較重，浮力較少，對(duì)使用水深有一定限制[18]。20世紀(jì)90年代后，張力腿平臺(tái)在結(jié)構(gòu)形式上有了很大的改變，衍生出Seastar、MOSES、ETLP等平臺(tái)形式，如圖1.4（b）~（d）。與傳統(tǒng)張力腿平臺(tái)相比，他們在優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)、提高平臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能方面有更積極的探索，其結(jié)構(gòu)方案分別已經(jīng)應(yīng)用到Morpeth、Prince、KizombaA等張力腿平臺(tái)上。（a）Ram，傳統(tǒng)型張力腿平臺(tái)（b）Morpeth，Seastar型張力腿平臺(tái)（c）Prince，MOSES型張力腿平臺(tái)（d）KizombaA，ETLP型張力腿平臺(tái)圖1.3現(xiàn)役張力腿平臺(tái)外觀圖1.3張力腿平臺(tái)筋腱連接器概況1.3.1張力腿平臺(tái)筋腱連接器的組成張力筋腱系泊系統(tǒng)是以系泊張力腿平臺(tái)為目的，連接張力腿平臺(tái)本體和錨固基礎(chǔ)的一個(gè)系統(tǒng)組件[19]。筋腱系統(tǒng)主要包括筋腱單元、筋腱接頭與筋腱連接器，如圖1.4所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2875000