本文選題：新型延伸式張力腿平臺 + 水動力性能��； 參考：《中國海洋大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著全世界的海洋石油工業(yè)發(fā)展不斷走向深海,深水油氣勘探開發(fā)引起了越來越多的關(guān)注。目前,中國在近海石油和天然氣工程領(lǐng)域的發(fā)展正處于由淺水到深水的轉(zhuǎn)型階段,對海洋資源儲量豐富的南海區(qū)域進(jìn)行深水油氣資源的勘探開發(fā)已刻不容緩。海洋平臺是海上油氣資源開發(fā)的必備武器,在淺水區(qū)域中,常見的海洋平臺有固定式平臺和自重式平臺,但隨著工作水深不斷加大,其建造成本也隨之迅速增長。在這種情況下,能適應(yīng)較深工作水深的移動式平臺備受關(guān)注。在眾多移動式平臺中,張力腿平臺憑借其優(yōu)越的運(yùn)動性能和穩(wěn)定性以及適應(yīng)工作水深范圍大等突出優(yōu)勢,在國際上獲得了普遍的發(fā)展,已成為世界各地海洋油氣行業(yè)深水平臺的主要形式之一。針對于我國南海海域的環(huán)境條件,延伸式張力腿平臺在張力腿平臺的眾多結(jié)構(gòu)型式當(dāng)中占有較大優(yōu)勢。本文最初對延伸式張力腿平臺的研究現(xiàn)狀和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了簡單的介紹,結(jié)合傳統(tǒng)的延伸式張力腿平臺的結(jié)構(gòu)型式,以承繼其優(yōu)點修正其缺點為設(shè)計思路,提出一種全新型式的延伸式張力腿平臺。通過浮箱與延展結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計,減少了平臺的模塊數(shù)量和焊縫數(shù)量,降低了平臺的建造周期和建造成本,提高了延展結(jié)構(gòu)的抗疲勞性和安全可靠性。然后,本文對提出的新型延伸式張力腿平臺在頻域內(nèi)的水動力特性展開了研究。選用DNV公司的SESAM軟件中WADAM水動力分析模塊,考慮張力腿的附加剛度,計算了平臺運(yùn)動的固有周期和水動力參數(shù)以及平臺在不同方向波浪荷載作用下的運(yùn)動響應(yīng)函數(shù)等。通過調(diào)整平臺主尺度,改善了其艏搖性能。此外,還探究了立柱間距、張力腿剛度、預(yù)張力以及張力腿數(shù)量對新型平臺頻域運(yùn)動性能的影響。最后,考慮中國海南多種環(huán)境荷載與新型平臺運(yùn)動的耦合關(guān)系,在SESAM軟件中的Deep C時域模塊里,建立平臺全耦合運(yùn)動系統(tǒng)的數(shù)值計算模型,計算新型平臺在風(fēng)、浪、流等環(huán)境荷載聯(lián)合作用和系泊系統(tǒng)的非線性作用下在時域內(nèi)的運(yùn)動響應(yīng)情況,獲得新型平臺在時域內(nèi)的運(yùn)動響應(yīng)時程、張力腿的張力時程與張力極值等。從計算結(jié)果可以得出結(jié)論：新型延伸式張力腿平臺運(yùn)動的固有周期在規(guī)范要求范圍內(nèi),其水動力性能良好,滿足作業(yè)要求。通過分析研究,得出立柱問距、張力腿剛度、預(yù)張力以及張力腿數(shù)量等平臺參數(shù)與各自由度運(yùn)動響應(yīng)傳遞函數(shù)之間的關(guān)系,為研發(fā)適應(yīng)于我國南海深海區(qū)域的張力腿平臺提供一定的參考。
[Abstract]:With the development of offshore oil industry in the world, more and more attention has been paid to the exploration and development of deepwater oil and gas. At present, the development of offshore oil and gas engineering in China is in the transition from shallow water to deep water. It is urgent to explore and develop deep-water oil and gas resources in the South China Sea region with abundant marine resources. Offshore platform is a necessary weapon for offshore oil and gas resources development. In shallow water area, the common offshore platform includes fixed platform and self-weight platform, but with the increasing of water depth, the construction cost of offshore platform increases rapidly. In this case, the mobile platform, which can adapt to the deeper working depth, has attracted much attention. Among the many mobile platforms, the tension leg platform has gained universal development in the world because of its outstanding advantages, such as its superior motion performance and stability, and its wide range of working depth. It has become one of the main forms of deepwater platforms in offshore oil and gas industry all over the world. In view of the environmental conditions in the South China Sea, the extended tension leg platform has a great advantage in many structural types of the tension leg platform. In this paper, the current research situation and structural characteristics of the extended tension leg platform are introduced briefly. Combining with the traditional structure type of the extended tension leg platform, the design idea is to inherit its advantages and correct its shortcomings. A new type of extended tension leg platform is proposed. Through the integrated design of floating box and extended structure, the number of modules and welds of the platform is reduced, the construction period and construction cost of the platform are reduced, and the fatigue resistance and safety reliability of the extended structure are improved. Then, the hydrodynamic characteristics of the new extended tension leg platform in frequency domain are studied in this paper. The WADAM hydrodynamic analysis module of SESAM software of DNV Company is used to calculate the natural period and hydrodynamic parameters of the platform and the response function of the platform under wave loads in different directions considering the additional stiffness of the tension leg. By adjusting the main scale of the platform, the yawing performance of the platform is improved. In addition, the effects of column spacing, tension leg stiffness, pretension and the number of tension legs on the frequency domain motion performance of the new platform are investigated. Finally, considering the coupling relationship between various environmental loads and the motion of the new platform in Hainan, China, a numerical calculation model of the fully coupled motion system of the platform is established in the Deep C time domain module of the SESAM software to calculate the wind and wave of the new platform. The time history of the motion response of the new platform in time domain and the tension time history and tension extremum of the tension leg are obtained under the combined action of environmental loads such as current and mooring system and the nonlinear response of mooring system in time domain. From the calculation results, it can be concluded that the natural period of the motion of the new extended tension leg platform is within the range of specifications, and its hydrodynamic performance is good and meets the operational requirements. Through analysis and research, the relationship between the platform parameters such as column spacing, tension leg stiffness, pretension and the number of tension legs and the transfer function of motion response of each degree of freedom is obtained. It provides a certain reference for the research and development of tension leg platform in the deep sea area of South China Sea.
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE95

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本文編號：1853927