100m作业水深钻井平台拖带系统设计及强度校核文献综述
2020-04-14 17:20:54
近年来,随着国际上工业化进程的加速,国际社会对原油的需求与日俱增,只靠陆上开采石油已经不能满足工业的需要,各国开始把目光投向海洋石油资源,海上钻井工程大幅度增加,而钻井平台需要移位以开采不同位置的石油,钻井平台拖带作业的安全性引发越来越多的人关注。因此,对钻井平台的拖带性能进行认真的分析和研究,充分考虑到钻井平台在拖带过程中的各种风险,对于制定安全又稳妥的拖航方案,指导海上拖带作业,保证海上拖航系统的安全有着重要的意义。
拖带作业是海上的一种作业方式,拖带系统作为拖船上主要的工作系统,包括拖曳装置、拖船与被拖物。船舶在拖带或系泊作业时,船上拖带、系泊设备以及其支撑结构必须能承受风、浪、流、潮汐和吃水变化等对船舶系泊设备所产生的外力。而被拖物在拖轮的牵引下航行,受到风的阻力和水的阻力,研究其拖航阻力时,也可将其类型分为两种,即水阻力和空气阻力。其中,空气阻力的成分简单且所占总阻力的比例一般较小,而水阻力的成因则包括静水阻力、波涛阻力等许多成分,也是构成拖带阻力的重要组成部分。对拖航阻力进行正确的估算,选择合适的设计方案,拖带系统作业时才能保证最大程度的安全。
目前国内外学者主要是研究风、浪、流等外界干涉力对钻井平台拖航运动的影响。从上个世纪五十年代开始,国外的学者开始对拖带系统的性能进行大量的研究。Inoue利用线性理论对被拖带船舶的航向稳定性问题进行了一系列的研究,并提出拖缆质量、拖缆弹性影响拖带航向稳定性。也有学者在Routh-Hurwitz理论分析的基础上,通过建模处理,发现拖带点的位置和拖缆的长度同样能够影响拖带系统航向的稳定。Charters在对拖航系统在不同水深情况进行仿真模拟之后,提出了水深对拖航系统航向稳定性的影响参数。也有日本学者对拖带系统的航向稳定性进行了大量的研究,例如贵岛胜郎通过建立MMG模型,确定了拖缆长度和水深是影响拖航系统拖航操纵稳定性的主要因素。
国内学者通过建模与仿真的方法,对拖带系统拖带作业直航和转向过程中,影响拖带系统航向稳定的因素进行了大量研究,包括风、浪、流对拖带系统偏航的影响。通过数学建模的方法,确定拖航系统在不同风、浪、流的组合环境下拖航系统阻力的计算方法。例如唐振新对时域内风、浪、流的综合作用下自升式平台-拖缆-拖船组成的系统在静水和水流中的拖航进行拖带运动分析,研究各主要因素对平台拖航稳性的影响。石丽娜对拖航系统进行风、浪、流载荷作用下的时域运动仿真,研究拖航速度、拖缆长度、吃水、纵倾和环境条件等参数对拖航系统的运动状态和拖缆力的影响,探讨多船拖航方案和拖航参数的优化配备。
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2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1基本内容
首先通过阅读相关文献资料以及阅读船舶拖带相关的法律法规,熟悉拖带系统设计的要求和规范规定,然后掌握拖带系统布置设计的特点和要求。对拖带系统中拖曳设备的受力和拖船与被拖物作业过程中的拖航阻力进行校核,并对拖带系统进行受力分析,确保其强度符合要求,不会对拖航安全产生威胁,最后按设计要求来布置拖带系统。
2.2目标
根据拖带系统工作环境以及需要满足的特定要求,设计完成一个拖航布置设计,并通过规范提供的计算方法得到拖航阻力,对拖带系统进行受力分析,确保其强度达到要求。
2.3技术方案