海洋平台浮托安装数值模拟研究_王文娟.caj

【摘要】 随着人类对油气资源需求的不断增加，对海上油气资源的开采力度加大，因此越来越多的海洋平台被广泛应用于海上油气的开采生产服务当中。而大多数的海洋平台都需在海上安装完成后才能进行油气的开采与生产，目前用于海洋平台海上安装的方法主要有传统的吊装法和新兴的浮托法，其中浮托安装法是目前一种比较安全、经济、可靠的大型组块海上安装方法。首先,本文介绍了浮托法安装海洋平台的主要程序、关键技术及关键设备等，总结了国内外学者在浮托法安装海洋平台技术方面的研究，对国内外研究现状有了总体把握，同时发现国内对浮托技术的数值研究较少，特别是对浮托过程中撞击力的研究更少，而浮托驳船与导管架桩腿之间的刚性碰撞几乎无人研究，因此本文针对该问题展开了一系列的研究。其次，本文根据某导管架平台的海上浮托法安装，利用ANSYS-AQWA软件建立数值浮托模型，基于三维势流理论，在频域里对浮托驳船的水动力参数进行了计算分析，主要包括相应的附加质量与阻尼系数、一阶波浪力（矩）传递函数与二阶波浪力（矩）传递函数等，并研究了不同水深吃水比对这些参数的影响。再次，对浮托模型进行了时域耦合分析。驳船就位状态时，在不同波高、浪向角、谱峰周期条件下对驳船以及上部组块的关键点运动进行监测分析，结果发现上部组块关键点的运动情况并不满足驳船就位要求，同时关注了系泊系统的系泊力变化情况，结果发现1.25m横浪、1.50m尾斜浪与横浪条件下系泊力未满足API规范要求，因此，作者对系泊系统进行了优选，最后找到一种较为合适的系泊系统布置方案，使得驳船与上部组块关键点运动以及系泊力的变化情况均满足驳船就位状态要求与API规范要求。最后，在优选后的系泊系统基础上，重点研究了驳船就位状态时，船舷与导管架桩腿之间的刚性与柔性碰撞，以及上部组块荷载转移0%时，上部组块与导管架桩腿之间的垂向撞击力。解决了AQWA软件中模拟船舷撞击力问题，尤其是刚性碰撞撞击力问题，这是本文的主要创新点。并利用护舷对桩腿耦合装置进行了模拟，测定了垂向撞击力。通过对船舷撞击力与垂向撞击力的研究，得到了海上安装施工的安全条件范围，尽量选择在波高在1.25m以下，谱峰周期7s以下，且尽量选择风流较小的情况，最好避开1.5m横浪条件施工作业。本文所做的研究解决了浮托安装过程中的撞击力模拟问题，丰富了国内浮托技术的研究内容，同时对工程实际安装具有重要的参考价值和指导意义。 

【Abstract】 With the increasing development of people’s demand for oil and gas resources, theexploitation of offshore oil and gas resources is increased, so more and more offshoreplatform is widely used in the offshore oil and gas exploration and production, but most ofthe offshore platforms can’t be exploited or produced before the installation is completed.Until now, there are two methods to install the offshore platform on the sea, the traditionallifting and the rising floatover method, among them, the f... 

【关键词】 浮托法； AQWA； 数值模拟； 耦合分析； 系泊系统； 撞击力；