中国海洋平台
  • 主管单位:中国船舶集团有限公司
  • 主办单位:中国船舶集团有限公司第十一研究所
  • 发行周期:双月刊
  • 快捷分类:石油、天然气类
  • 国际刊号:1001-4500
  • 国内刊号:31-1546
  • 创刊时间:1986年
  • 邮发代号:4-917
  • 出版地区:上海
  • 期刊开本:大16开
  • 出版单位:《中国海洋平台》编辑部
  • 发行单位:《中国海洋平台》编辑部
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    • 液压驱动可调节式水下节流阀阀芯结构设计

      程锐,范海涛,朱麟杰,许洋,文欢

      2021(02):52-59, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2021.02.20210208

      摘要:

      根据中国南海某油田工况,依托1 500 m水下智能井口和采油树项目,开发一种液压驱动可调节式节流阀。对该水下节流阀阀芯的结构设计方法进行着重介绍。针对现有的一般阀芯结构设计方法,通过理论分析,考虑不同过流孔孔径、过流孔轴向排布、过流总面积等因素,采用有限元分析工具分析不同情况下节流阀阀芯的流动特性,保证节流阀的可调节性,延长阀芯防冲蚀寿命。

    • 基于ANSYS分析的带腐蚀海底管道强度计算

      梁鹏,庞洪林,万宇飞,王文光,王安达

      2021(02):23-28, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2021.02.20210204

      摘要:

      采用ANSYS有限元数值计算与理论计算相结合的方法对带腐蚀海底管道进行强度计算,并对比不同腐蚀深度、长宽比以及2个腐蚀坑的不同排列方式和间距对最大应力的影响,得出:腐蚀深度是最关键的因素,腐蚀越深、长宽比越大,腐蚀造成的应力放大现象越明显;当2个腐蚀坑超过某临界间距时,可忽略腐蚀坑之间的相互影响;管道发生屈服之前的临界间距大于管道发生屈服之后的间距。对浅海海域某条海管进行强度分析,得出仅考虑均匀腐蚀计算不够精确,还应考虑腐蚀产生的应力集中现象。研究内容可为今后带腐蚀海管的强度校核提供指导借鉴。

    • 混合驱动无人水下滑翔机耦合运动响应数值预报

      凌宏杰,王志东,孙玉山,刘彦

      2021(02):17-22, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2021.02.20210203

      摘要:

      为提高推进与滑翔模式混合驱动无人水下滑翔机(Hybrid Driven Unmanned Underwater Glider,HUG)运动控制精度,基于黏性流体理论,采用滑移与随体动网格技术,耦合求解运动响应方程,进行HUG全耦合运动响应数值预报研究,开展推进模式下HUG在水平面内直航运动、绕圆运动与滑翔模式下HUG下潜和上浮运动的数值预报,分析在推进器同步推进和差速回转下HUG的运动响应及不同重心位置对HUG滑翔姿态的影响。研究成果对HUG的结构与控制系统设计具有重要的指导意义。

    • 海洋平台拆解作业中油气泄漏与爆炸风险

      刘建成,谷家扬,董智新,刘为民,徐立新,何力

      2021(02):11-16, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2021.02.20210202

      摘要:

      针对某导管架平台进行危险源及泄漏风险因素识别,采用故障树推演造成泄漏事故的深层原因,利用模糊理论与专家评判相结合的方法评估泄漏事件的发生概率,根据事件树法得到发生爆炸事故的量化风险水平,为平台拆解过程中油气泄漏与爆炸的风险管控提供参考。研究结果表明:故障树中的最小割集大多为单一事件,即导致泄漏事故发生的直接因素较多;实例导管架平台在拆解过程中发生油气泄漏的模糊概率为1.706×10?2;考虑最危险情况下的爆炸概率为2.732×10?6,为小概率事件;在平台拆解作业过程中风险因素众多且缺乏事故统计数据参考,使用模糊故障树法结合事件树法能够较为合理地得到油气泄漏与爆炸的风险水平。

    • 3种典型半潜式浮式风机基础水动力性能比较

      刘周,樊天慧,陈超核,薛洋洋

      2021(02):1-10, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2021.02.20210201

      摘要:

      以现阶段3种典型半潜式浮式风机基础(OC4、Windfloat、Ideol)为研究对象,根据3种浮式风机基础的主要特征,采用AQWA软件建立水动力模型。基于三维势流理论,比较这3种浮式风机基础的水动力性能,在南海不同风、浪、流联合作用下的时域运动响应以及在不同水深下的适应性。得出结论:3种基础的纵荡性能相近;OC4基础在垂荡方向的时域响应统计均值和峰值最小,具有更好的综合性能;Windfloat基础的纵摇幅值响应算子(Response Amplitude Operator,RAO)最小,在垂荡方向的时域响应均值和峰值均最大,垂荡性能较差;阻尼池型基础在低频的垂荡RAO较小,纵摇RAO远大于OC4和Windfloat,在时域响应的纵摇均值最小,但峰值最大,表现出不稳定性;OC4基础和Windfloat基础在浅水区域的RAO均出现明显的放大现象,OC4基础在深水的适应性优良,Windfloat基础在中等水深水深适应性较好,阻尼池型基础的垂荡、纵摇RAO随水深增加变化不明显,在浅水中的适应性较好。分析结果可为南海海况下浮式风机基础的选型设计提供一定的参考。

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    • 海洋非粘结柔性软管金属层失效机制研究进展

      陈严飞, 张晔, 曹静, 刘昊, 何明畅, 张恩勇, 孙伟栋

      2020(01), DOI:

      摘要:

      海洋非粘结柔性软管是超深水中生产和输送石油和天然气的关键推动力,用于浮式生产系统和海底井口之间输送开采的流体。随着石油和天然气开采的海洋水深超过3000m,各种失效事故已成为柔性软管面临的重要挑战。非粘结柔性软管的失效模式较多,国内外学者做了很多单功能层的失效研究,但针对软管金属层失效模式的研究却缺乏相对全面的综述。通过整合规范API RP 17B提出的海洋非粘结柔性软管九种常见的失效模式,对国内外柔性软管金属层六种常见失效模式的研究进展进行了较为详细地综述,并针对目前柔性软管金属层失效机制研究中存在的问题和短板,指出未来海洋柔性软管失效模式研究的下一步建议,为海洋柔性软管结构设计和完整性管理奠定基础。

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    • 托管架/起重机联合工作状态下的起重铺管船水动力性能分析

      罗瑞锋, 黄曌宇

      2020(01), DOI:

      摘要:

      本文研究了起重铺管船上尾部托管架和起重机在波浪中同时联合工作时的动力响应。采用水动力分析软件,分别针对有/无托管架联合起重机和有/无勾载状态下的动力响应进行数值分析,对比得到托管架对船舶运动的影响。结果表明:托管架对整船在波浪中的运动性能起到了积极的作用,为在实际工程中采用这种新型作业模式提供了方向上的指导。

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    • 极地半潜式钻井平台系泊系统设计

      李晓东, 屈衍, 刘大辉, 张大刚, 腾瑶

      2020(01), DOI:

      摘要:

      近年来,随着俄罗斯加大了北极海上油气资源勘探开发力度,极地冰区油气勘探开发工程技术得到了广泛关注。为了降低北极地区海上油气的开发成本,油气公司需要一系列针对极地低温海冰条件的工程装备。本文针对一艘设计用于极地海域作业的半潜式钻井平台开展了系泊系统设计工作。对平台的系泊定位能力进行了分析与校核。系泊设计的水深范围为100~500m,环境条件筛选1年一遇海况作为作业工况设计海况,100年一遇海况作为自存工况设计海况。为了验证平台在夏季无冰海况和弱冰情季节有冰条件下的平台系泊定位性能,论文选取风、浪、流载荷作为非冰期的主要环境载荷,选取风、流、冰载荷作为初、末冰期的主要环境载荷。计算结果表明如不考虑冰山等恶劣情况选用常规的锚链作为系泊系统,可以满足平台在极地海域的夏季和弱冰期的作业需求。

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    • 导管架船撞损伤与剩余强度研究

      任灏, 方辉

      2020(01), DOI:

      摘要:

      导管架是支撑海上设施的基础架构,时常遭遇失控船只的撞击。经受船舶撞击后的导管架往往由于结构损伤而出现承载性能下降,进而引发各类安全问题。因此开展导管架船撞损伤与剩余强度的研究,对于提高海洋设施的安全性具有至关重要的意义。本文立足实际,综合考虑了船撞导管架过程中所涉及到的材料、尺寸、碰撞等情况,并且运用有限元软件ABAQUS数值模拟了不同工况下船撞导管架的过程,论证了最大碰撞力与各撞击因素的关系,实现了导管架撞击后的剩余强度评估。

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    • 基于CFD的ROV航速预报

      施兴华, 贲青青, 张婧, 钱佶麒

      2020(01), DOI:

      摘要:

      随着水下机器人(Remotely Operated Vehicle, ROV)广泛应用于海洋研究开发的诸多领域,其水动力数值计算越来越受到重视。基于流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)理论,根据剪切应力传输模型(Shear Stress Transfer,SST) 湍流模型数值求解和雷诺平均方程(Reynolds equation,RANS)的原理,通过切割体网格划分法计算三自由度运动模式下ROV的二阶阻尼系数和线性阻尼系数、ROV附加质量,建立了ROV三自由度动力学模型。采用STARCCM+计算单个导管螺旋桨的各水动力数值,考虑ROV对导管螺旋桨的影响计算其水动力性能,在此基础上,进行ROV动力与阻力的匹配,提出一种基于回归曲线法的航速预报方法,实现了ROV航速的预报。结果表明:单独螺旋桨产生的推力之和可作为ROV的总推力;在固定螺旋桨转速的情况下,在预估航速附近设置多个航速点,通过迭代法和回归曲线的方法确定此转速下推力与阻力相等的航速点,可以实现螺旋桨不同转速下ROV航速的预报。

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    • FPSO一体化变形简化计算方法研究

      谷家扬, 韦琪, 李阳, 王璞

      2020(01), DOI:

      摘要:

      本文主要研究FPSO主船体与上部模块结构一体化时船体梁的快速估算方法,该研究主要目的是在船体设计初步阶段,即可大致估算船体梁变形值。根据FPSO自身特性对国内外相关估算公式进行分析改进,将改进后公式的计算变形值与整船有限元变形值进行对比。结果显示估算值与有限元计算值两者吻合度较高,改进后公式满足FPSO船体梁变形估算的精度要求,适用于FPSO船体变形的快速估算。

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    • 基于FPSO运动的多波型立管响应对比分析

      周雷, 吴凡蕾, 余杨, 余建星, 王巍巍

      2019(4):93, DOI:

      摘要:

      缓波型立管运用浮力段能有效隔离悬挂点与触地区的动力响应,减少上部浮体运动导致的管道触地区动态屈曲等的负面影响。本文基于最小势能原理建立立管的非线性力学模型,应用海洋工程分析软件OrcaFlex进行数值模拟,通过控制变量法分散浮筒的布置位置,建立单波、双波及三波构型立管。考虑FPSO六个自由度响应,对比三种构型立管垂向运动及整体von Mises应力分布,通过比较触地点动态位移判断出具有最优运动隔离效果的立管构型。结果表明:考虑浮体响应后浮筒的分散布置有利于立管垂向速度及加速度的平稳过渡;三种构型中双波构型对重点位置的张力优化效果最佳、抵抗材料发生屈曲变形的能力最强且该构型隔离浮体运动响应的效果最优。

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    • 波浪作用下并联三箱间窄缝内流体共振分析

      姜胜超, 冉雅晴

      2019(4):87-92, DOI:

      摘要:

      大型海上浮式结构系统的作业工程过程中,往往需要一条或多条穿梭油轮与其并联进行油气外输,因此,会出现相对于结构尺度小得多的狭窄的缝隙,进而引发窄缝内流体共振问题。本文采用数值方法,对不同吃水并联三箱波浪作用下窄缝间流体共振问题进行了研究。考虑大吃水方箱不同布置位置对缝隙内共振波高、三箱系统透射系数与反射系数,以及不同箱体所受波浪作用力的影响。数值结果显示,将大吃水箱体布置于迎浪测时,三箱系统前方反射系数最大,波能无法进入三箱系统,导致三箱系统缝隙内共振波高最小,对应箱体所受水平波浪力和垂向波浪力也最小,说明上游大吃水箱体可以对后方形成了良好的遮蔽效应。当大吃水箱体位于中间位置时,第一窄缝处共振波高变化最大,并出现双峰现象,对比发现,此时迎浪侧较小箱体所受水平波浪力最大。当大吃水箱体位于下游时,第二窄缝处的共振波高远远大于其他两种工况,并伴随明显双峰,迎浪侧小箱受垂向波浪力也为最大。大吃水箱体位于中间或者下游位置时,大箱受力大小基本相同。

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    • 海上风机整体耦合疲劳分析影响参数研究

      柏延强, 孙泽利, 齐晓海, 邵庆梧, 王文华, 李昕

      2019(4):78-86, DOI:

      摘要:

      利用python语言开发管节点热点应力集中因子(SCF)计算模块,管节点疲劳应力时程计算模块,在整体耦合模型的基础上,提出了海上风机整体耦合疲劳分析方法。与此同时,以基于NREL 5MW基础风机与NREL OC4导管架基础结构设计的样本风机为研究对象,开展了典型疲劳工况下海上风机整体结构动力反应分析。进一步,基于整体耦合疲劳分析方法,揭示了耦合数值仿真模型非稳态初始反应、随机种子及不同方向风、浪作用下环境荷载耦合效应对管节点的疲劳累积损伤的影响,验证了有必要基于整体耦合模型开展海上风机结构疲劳累计计算。

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    • 半潜平台自由衰减时域运动数值仿真

      祝港, 刘培林, 黄福祥, 田立锋, 昝英飞, 黄阔

      2019(4):72-77, DOI:

      摘要:

      本文以陵水17-2半潜平台为研究对象,为研究其自由衰减运动响应特点,建立该半潜平台运动学数值仿真模型,并对其不同自由度的自由衰减进行运动仿真。为确保数值仿真模型可信度,通过缩尺比模型实验方法对仿真模型进行校核,将给定初始条件下自由衰减运动响应的仿真结果与模型实验结果进行比对,两者基本吻合。基于自由衰减曲线计算半潜平台阻尼系数,对阻尼力(矩)时历曲线进行数值分析,结果证明可基于该仿真模型开展陵水17-2平台海上作业运动评估。

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    • 海底长距离湿气管线清管流动规律及方案优化

      王鸿雁, 邱云河, 李振静

      2019(4):65-71, DOI:

      摘要:

      针对长距离湿气管线清管时出现的清管器速度过快、管道终端出现过高液体峰值、提高过量输量造成能耗增加等问题。本文基于OLGA软件建立长距离湿气管线清管模型,研究不同的输量提升对水力清管管线入口压力、积液量的影响;研究不同输量下清管器作业时入口压力、清管器速度、终端累积液量的变化规律。研究结果表明,输量提升越多管线内积液量越低,但超过一定范围输量提升对积液量影响不明显;输量越高,清管器平均速度越高,入口压力震荡越小,终端瞬时液量峰值越小,但清管器瞬时速度在中等输量时最快。针对某气田进行清管瞬态模拟,结果表明,水力清管作业时将20万方输量上调至28万方、清管器清管作业时将输量下调至42万方清管效果最佳。

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    • 基于MOSES的FPSO限位作业中拖轮布置方案适用性分析

      赵铭文, 杨小乐, 蔡元桃, 董宝辉, 李翔云

      2019(4):59-64, DOI:

      摘要:

      为了将FPSO限定在特定区域,给出了一套FPSO限位作业拖轮布置方案,并对该方案进行数值仿真计算,基于MOSES软件将FPSO、软钢臂和系泊腿以及限位拖缆构成限位分析多刚体耦合计算模型,根据不同的装载和环境工况,通过频域分析计算运动响应函数RAO,时域下模拟FPSO的运动响应,应用统计方法对运动响应、拖缆的受力进行统计并计算最大值,计算结果为限位作业的安全可行提供了参考依据。

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    • 半潜式生产平台湿拖拖点结构强度分析

      梁瑜, 田锋, 乔晓国, 杨亮, 毛程亮

      2019(4):53-58, DOI:

      摘要:

      在深水浮式平台设计中,拖点结构设计与强度评估是平台湿拖分析中的重要组成部分。排水量超十万吨的大型浮式平台的湿拖拖点结构设计与分析国内尚无先例,为填补此项空白,以我国第一座深水半潜式生产平台“深海一号”长距离湿拖为例,介绍了大型浮式平台湿拖拖点设计分析的方法,得到了一些有益结论。日前,该半潜平台已安全抵达南海陵水17-2海域,进一步验证了拖点结构设计与分析的正确性和可靠性。文中建立了一套大型深水半潜式生产平台长距离湿拖拖点的强度分析与设计方法,可为今后类似平台的拖点结构设计提供参考和依据。

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    • 极端波浪条件下浅水系泊线张力陡增及应对方案研究

      王德志, 王俊荣, 宮浩男, 朱魁星

      2019(4):45-52, DOI:

      摘要:

      针对浅水条件下系泊刚度过大,在极端海况下容易出现系泊线张力陡增的问题,采用数值计算方法,研究了系泊线张力陡增成因,分析了两种水深下系泊线躺底段长度变化对半潜式平台最大水平偏移和系泊线最大张力的影响,并考虑了海床参数对系泊系统响应特征的影响。结果表明,在浅水系泊中,系泊刚度过大及强非线性是导致系泊线张力陡增的重要原因,通过增加系泊线躺底段长度,减小系泊线轴向刚度,可有效改变和优化系泊系统水平方向总刚度,减小系泊线张力陡增幅值。优化系泊线躺底段长度的方案可用于浮式平台的浅水系泊系统。

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    • 大抓力锚和吸力锚在CALM型单点系泊系统中的应用研究

      闫宏生, 苑恒, 李怀亮, 于文太, 孟祥伟

      2019(4):37-44, DOI:

      摘要:

      对目前应用较为广泛的CALM单点系泊系统常用的系泊形式进行正确的计算、设计和应用是海上重大工程项目施工的重要环节。论文针对大抓力拖曳锚和吸力式筒基两种主要系泊方式,通过理论计算来分析各自的适用工况环境条件规律,以图表等形式呈现其安装过程和作用机理,总结其在实际应用中的优劣势并加以比较,应用Visual Basic程序语言设计了辅助分析软件,并基于实际工程案例验证了程序的可靠性,满足了项目对系泊系统安全稳定性和经济适用性提出的较高要求

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    • 南海首个旧单点海上拆除吊装方案设计

      刘建峰, 王彦多, 张胜强, 杜颖

      2019(4):30-36, DOI:

      摘要:

      根据涠洲10-3单点的结构特点,提出了对其应采用整体拆除的拆除思路。针对该单点整体吊装需求,借鉴钢桩吊装方案创新性地设计了吊桩器吊装方案,借鉴隔水套管吊装方案创新性地设计了套筒镗孔吊装方案,此外还分别开展了调平吊耳吊装方案、盲板吊装方案和吊耳吊装方案这3种吊装方案设计。通过对上述5种吊装方案的技术可行性分析,在综合考虑项目多方面因素后,涠洲10-3单点拆除项目最终选用了吊耳吊装方案。在吊耳吊装方案应用实例中,分析了吊点板式吊耳安装在套筒外侧的原因,论述了所选用的吊点板式吊耳结构形式和其采用环形筋板的优点,并通过对该单点整体吊装强度的有限元分析,证明了选用吊耳吊装方案设计是可行的。

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    • 自升式平台多功能上层建筑与基座对接标准接口设计

      于雯, 王艳, 张佳佳, 赵峰

      2019(4):24-29, DOI:

      摘要:

      基于SEASM水动力分析软件和有限元建模技术,针对不同水域工况条件和不同模块的装载工况,提出了一种新型的自升式平台多功能上层建筑与基座对接标准接口。重点解决不同模块与平台基座对接时精确差、效率低、强度不足和接口不吻合等问题,对所涉及的接口受力情况进行评估和强度分析,对新型平台的开发和投入使用具有实际意义。

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    • 极端冰荷载作用下自复位导管架海洋平台有限元分析

      张三

      2019(4):20-23, DOI:

      摘要:

      以渤海辽东湾JZ20-2导管架式海洋平台为模型,提出海洋平台体外加设预应力拉索的减振措施。利用有限元软件ABAQUS对海洋平台进行极端冰激荷载下的动力时程分析,对比分析了海洋平台在不同冰荷载以及预应力大小下的位移与加速度反应,数据分析表明,预应力的大小是影响海洋平台抗振性能最主要因素,预应力拉索可以较好地控制不同工况下海洋平台的动力响应,具有良好的减振效果与自复位性能。

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    • 海上油气田生产设施弃置技术现状及展望

      程涛, 朱梦影, 郝铭, 李少芳, 王文光

      2019(4):14-19, DOI:

      摘要:

      随着我国海洋石油勘探开发的不断深入,越来越多的海上油气田即将达到其寿命年限,弃置需求将越来越大,油气田弃置涉及众多领域,急需开展相关探索研究。统计分析渤海油田油气生产设施弃置需求,其未来设施弃置需求将呈逐年上升趋势,介绍了设施弃置的方式和弃置工作的主要内容,阐述了油气井、上部组块、导管架、海管以及海缆在弃置过程中使用的方法、技术及影响,总结出海上油气田弃置中应遵循的方案编制、海洋恢复以及清洗废液、弃井污染问题等处理的原则,具有很好的工程实践指导和借鉴意义。

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    • 水下软管系统运动响应实验研究

      吴夏

      2019(4):6-13, DOI:

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      为了对海上粘接式输油软管设计进行适用性研究,从而掌握CALM单点Lazy-wave和Steep-wave构型的水下软管系统适用的水深和环境条件,故在海洋工程水池中分别对两种构型的软管进行了运动响应实验研究。实验中模拟了静水与规则波环境条件,并对软管顶端进行强迫振荡,观察Lazy-wave和Steep-wave两种构型的水下软管系统的运动响应。实验结果表明,对于静水海况和规则波海况,两种构型的软管在顶端运动为周期运动时,各方向的动态应变呈周期性变化且皆有高频成分;规则波海况下二阶模态的振动幅值相比于静水的均有所增加;此外,Steep-wave构型比Lazy-wave构型更容易激发高阶模态。

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