自升式钻井平台在海洋石油勘探开发中发挥着积极的作用,但随着海洋石油 工业的发展及海洋勘探技术的不断提高,早期设计建造的自升式钻井平台在许多 方面不能适应形势发展的需要,需要进行升级改造,以提高施工能力本文以胜 利八号钻井平台改造设计为例,对自升式钻井平台的改造设计方案进行论证,并 从改造后的平台稳定性和强度方面来研究方案的可行性 首先,结合市场发展要求和八号平台实际,提出平台改造设计的要求,即, 恢复平台的钻井功能 其次,根据设计要求,分别从平台的结构!机械!电气!轮机以及系统配置 方面提出了具体的设计方案 第三,从平台改造后的拖航稳性!抗倾覆稳性和破舱稳性三个方面对平台的 稳性进行校核,计算表明,平台的改造符合稳性要求 第四,分别计算改造后的平台在作业!压载!风暴自存工矿下的强度,计算 显示,平台结构强度满足规范要求 综合计算分析研究表明,胜利八号钻井平台的改造是科学可行的,能迅速提 高平台的作业能力,投资小,见效快,具有良好的经济效益 关键词:自升式钻井平台;技术改造;可行性研究InvestigationontheUPgradingofSel-fElevatingDrilling PlatofrmandItsFeasibility AbstraCt Sel-felevatingdrillingPlatofmrsPlaynaimPortnatroleinthereconnoiteringnad hteexPloitationofosffhoer011fields.Butwithhtedavnacementofosffhoer011 indust,yrtheearliersel-felevatingdrillingPlatofmrena.tufnetionwelltosatisyfhte dmenadsofthedeveloPmentofosffhore011reeonnoiteringnadexPloitation.They shouldbePugradedtobebaletoufnetionaswellasPossible. hihtis叭iele,1willgivenaexamPleofShengli8drillingPlatofmrto demonsarttesel-felevatingdrillingPlatofmruPgradingsehemenadstudythe efasibilityofsehmeeorfmhtestbailitynadsturetureintensit.y First,hteaimofPugradingrigwhieh15toresmuehtedrillingufnetion15boruhgt Puaccoulingtohtemarketdemnadnadtheeonditionsofshengli8. Seeond,aeeodringtohteuPgradingaim,thedetaildesingingseheme15brouhgt Pu,whieheonsistofhtes加eture,machines,eleetriealsystem,enginenadsystem disrtib讯ing. Third,theresultofealeulatingthestbailityrfomthestatesofsailing,overtunring nadebainbrokendemonstratesuPgradingsehemeaeeordwiththestbailityrequest. Fourth,ealeulatingthesturetureintensityrfomthestatesofwokring,ufllload nadstomr,theresultsindicatethesturetureintensitysatisfiestheeriterion. 11indicatesthatShengli8drillingPlatofmr.5Pugradingseheme15seientifienad efasiblebynaalysisnadreseareh.ByPugrading,itnotonlycnaimProvequiekly Platofmr.5eonsturetingbailit,ybutalsohasanexeellenieeonomicvalue. Key!VOrds:sel-felevatingdrillingPlatofmr;teehniealuPgrade;efasiblereseareh目录 第一章前言............,...................................1 1.1海洋钻井平台概况1 1.2课题的提出#l 1 . 3研究的现状及创新点#2 1.4本文的基本内容...2 第二章课题研究的必要性及基本情况......................4 2 . 1平台改造的必要性4 2.2胜利八号平台状况..5 2 . 3胜利八号平台改造基本要求6 第三章胜利八号平台改造基本方案设计9 3.1结构部分9 3 . 2机械部分10 3 . 3系统布置方案16 3.4轮机部分,#18 3 . 5电气部分19 第四章稳性计算22 4 . 1拖航稳性的计算.22 4 . 2抗倾覆稳性计算#32 4 . 3破舱稳性计算42 第五章强度计算49 5 . 1概述49 5.2计算工况50 5.3有限元模型的建立52 5.4计算结果,#56 第六章全文总结与展望#59 致谢.....................................,..................自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 第一章绪论 1 . 1海洋钻井平台概况 海洋钻井平台主要分为座底式!自升式!半潜式和浮式钻井船座底式平台 一般作业水深在0一10米,自升式平台作业水深一般在10一120米,半潜式平台作 业水深一般7于1000米,浮式钻井船一般用于水深超过1000米的海域,目前有 的浮式钻井船能在2900米水深的海域钻井目前,海上钻井使用最多的是自升 式钻井平台〔门 图1一1不同类型的钻井平台 1 . 2课题的提出 我国海洋石油勘探开发的初期,从国外引进了一批自升式钻井平台,为海洋 石油工业发挥了重要作用但随着设备的陈旧老化,有一些平台已不适应海洋石 油工业的发展如果报废旧平台,购买新平台,则需要大量的资金,而且建造周 期过长,不能满足当前我国海洋石油工业迅猛发展的形势需要;而利用原有的设 备,进行升级改造,提高施工能力,则投资小,见效快,能迅速缓解海上钻井施 工能力不足的压力〔/〕本文以中石化集团胜利石油管理局海洋钻井公司胜利八号 平台的升级改造为例,研究探讨旧的自升式平台升级改造的设计方案及可行性问 题 胜利八号平台原来是带辅助船的钻井平台,1999年辅助船报废,己不能钻 井,只能进行修井作业胜利海洋钻井公司对平台的改造的目的是,通过改变八中国海洋大学硕七学位报告 图1一2原胜利八号钻井平台 号平台的船体结构,不用辅助船的情况下,使平台具备打井的能力本文主要是 对改造的设计方案以及可行性问题进行研究,为公司决策提供参考 团1一J丫户21艺甲阴日井八馆井个百 1 . 3研究的现状及创新点 以往对钻井平台的修理改造,主要是对钻井设备进行升级改造,很少对平台 船体结构进行改变而胜利八号平台要恢复钻井功能,必须改变平台的结构,扩 大平台的空间,以便能安装泥浆泵等钻井设备这在国内外还没有先例,是一个 新的尝试本文从结构稳性和强度两个方面进行研究,论证其安全性,这是本文 的核心内容本文的创新点主要有两点:一是在设计上的创新,通过大幅度改变 平台的结构来扩大平台的空间,这在国内是首创;二是计算方法上的创新,在强自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 度计算中,在国内首次应用了挪威船级社(DNV)的SEsAM/认认DAM软件 1 . 4本文的基本内容 本文是一篇实际应用性的报告,主要内容有: (1)!对胜利八号钻井平台改造的必要性分析; (2)!介绍设计方案; (3)!对方案从稳性和强度两个方面进行技术可行性分析中国海洋大学硕:l学位报告 第二章课题研究的必要性及基本情况 2 . 1平台改造的必要性 2 . 1 . 1平台改造是胜利海洋钻井市场发展的需要 近年来,受高油价等因素拉动的影响,海上钻井市场比较活跃,工作量饱满, 对钻井平台的需求量大增据悉,有的海上钻井公司的工作量己安排到2007年 〔,-〕胜利八号平台目前只能从事试油!修井等作业,赢利能力较弱若将其改造 成能够打井的平台,则能极大的增强胜利海洋钻井公司的施工能力和盈利能力 2 . 1.2改造后平台具有的优势 胜利八号钻井平台改造后,与胜利海洋钻井现有的平台相比,具有明显的优 势 第一!作业水深有优势胜利八号平台桩腿总长69米,设计作业可达30米, 作业海区几乎可以覆盖整个渤海湾,特别是可以参与蓬莱19一3大油田的开发 第二!有悬臂梁的优势胜利八号平台具有大位移悬臂梁,具有打高密度丛 式井井组的能力,最大施工能力一次可达12口井目前,海洋钻井只有胜利九 号钻井平台有同样的设备和功能而且,随着海上勘探开发市场的发展,对悬臂 梁式钻井平台的需求量越来越大 2 . 1 . 3改造的经济优势 改造平台同购买平台相比,在短期内具有较强的经济优势由于受钢材价格 上涨,海洋钻井平台需求增加等因素的影响,近年来,钻井平台的价格大幅上升 现阶段购买一条与胜利八号平台同型的新平台,至少需要5亿元的资金,在目前 的体制下,胜利海洋钻井难以在短期内筹集如此巨额资金,超出了胜利海洋钻井 的承受能力改造平台的资金需求则要少得多,只需1亿元左右,公司能够承受 得起另外,购买新平台的周期长,而改造的周期短,能充分利用目前的良好市 场形势,产生巨大的经济效益=.6]自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 2 . 2胜利八号平台基本状况〔川 胜利八号平台原名BARUNHJACKUP由新加坡罗宾造船厂1981年制造, 1993年从印度尼西亚引进,同年更名为/胜利八号0,1994年正式在胜利埋岛油 田投产使用,从投产至今成功打井27口,修井和新井投产90余口,为胜利油田 增储上产做出了巨大贡献 胜利八号平台原由钻井主平台和生活动力船组成,生活动力船由美国新奥 尔良船厂1963年制造,从1994年到1998年胜利八号平台在海上钻井黄金季节 (4月份一10月份)先后成功打井27口,从1996年冬季开始,胜利八号主平台 协助井下作业公司在埋岛油田修井和新井投产作业1998年生活动力船因为安 全系数低,不适合在埋岛油田作业等诸多原因而停止使用,失去钻井能力,目前 胜利八号主平台只能作为修井!作业平台使用 2 . 2 . 1胜利八号平台主要参数 船长:44.sm(146.) 型宽:40.157m(131.8,) 型深:4.267m(14,) 最大作业水深(含潮高):30m满载吃水:3.O48m(10,) 满载排水量:3110t 桩腿:3根 桩腿外径x总长:3.O48m(10.)x69.19m(227,) 桩靴尺寸为:8.534x8.534x1.219m(28.x28.x4,) 桩腿额定起升能力为:544t(600s.)t 最大支持能力为:IO88t(1200s.t) 桩腿中心距:纵向32.309(106.),横向26.822m(88.) 气隙:10.97m 桩腿插入土层深度:6.096m 2 . 2 . 2胜利八号平台许用作业环境条件〔26] 按1983年ABS船级社批准的条件: 波浪:最大波高7.62m(25.)中国海洋大学硕_{:学位报告 波浪周期:9.65 风速:最大允许风速70节 流速:表面1.5节 2 . 3胜利八号平台改造基本要求 2 . 3 . 1平台改造适用的规范 本平台按照5海上移动平台入级与建造规范6(1992)和5海上移动平台安 全规则6(1992)等规范和规则进行改造设计 2 . 3 . 2改造后的适用环境 无冰期作业,最低日平均大气温度大于一10e 正常作业工况 波高:<4m 风速:<20.7m/s 流速:表面1.5节,海底0.5节 升降工况 波高:1口D级钢 占二3/4即一1,B级钢 占<3/4/A级钢 抗拉强度;4100一S000kgf/cmz 屈服强度:2400kgf/emZ 与桩腿同样经过20多年的腐蚀,实际厚度亦应通过测厚获得,这次改造桩 靴需要加强并重新涂装油漆仁洲 3 . 2 . 2升降机构 原升桩机构为液压传动齿轮齿条式,由贝克海洋工程公司(BAKERMARNIE PTE.LTD)制造每根桩腿有两根齿条,每根齿条上有一个驱动齿轮每根桩腿的 额定举升负荷为544t这次改造为了提高平台的升降能力,将尾部桩腿升桩机 构由每根桩腿两个驱动齿轮增加为四个;首部桩腿升桩机构由每根桩腿两个驱动中国海洋人学不项{丁学位报告 齿轮增加为六个,把液压传动改为电动(600V/3ph/50HZ);此项工程由贝克海洋 工程公司(新加坡)负责拟将原升降机构从平台上拆卸运回工厂,改造好后再 上平台安装取消原液压泵站,增设配套的电控设备 3 . 2 . 2 . 1改造后尾部升桩机构的升降能力 每个驱动齿轮额定升降负荷6ookips(272.4t) 每个驱动齿轮预压时允许负荷1200kipS(544.St) 每个驱动齿轮风暴情况下支持负荷14ookips(635.6t) 每个驱动齿轮在平台紧急下降时允许负荷SOOkipS(363.Z)t 单桩升降能力2400kips(losst) 单桩支持能力4sookips(2176t) 风暴情况下单桩支持能力5600kips(2540t) 单桩紧急下降能力32ookips(1452.st) 单桩电动机功率40即x4 升降速度0.3048m/min 3.2.2.2改造后首部升桩机构的升降能力: 每个驱动齿轮额定升降负荷600kips(272.4t) 每个驱动齿轮预压时允许负荷1200kips(544.8t) 每个驱动齿轮风暴情况下支持负荷1400kips(635.6t) 每个驱动齿轮在平台紧急下降时允许负荷SO0kipS(363.2t) 单桩升降能力3600kips(1632t) 单桩支持能力7200kips(3264t) 风暴情况下单桩支持能力8400kips(3810t) 单桩紧急下降能力4s00kips(2279.Zt) 单桩电动机功率4OHPx6 升降速度0.3048m/min 3.2.3起重机 原有2台15t起重机,现己陈旧,只能吊5t这次改造更换两台起重机, 拟采用华南船舶机械厂生产的35tx1m0海洋平台基座吊机 主钩工作半径10m时起重量为35t;自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 最大工作半径32m时起重量为5t; 主钩起升速度:重载时20m/mi:n 轻载时4Om/min; 副钩起重量为3t; 最大工作半径33.m6; 额定起升速度72m/min; 起重机额定回转速度O!l/rmin; 柴油机Cat3406,462PH,1800r/min 3.2.4钻井系统 3.2.4.1概述 设计原则 (1)满足最大钻井深度4500m钻机要求; (2)钻井系统能够保证钻井作业高效!安全完成; (3)钻井系统配备简化!齐全的工艺系统 设计内容 (1)钻井设备配套; (2)钻井设备及相关设备总体布置; (3)钻井工艺系统流程设计 遵循!参考规范 (1)5海上移动平台入级与建造规范6(1992); (2)5井场布置原则和技术要求6SY/T5958一94; (3)5丛式井井场布置原则及要求6SYT/6241一1996 3.2.4.2循环系统 主要技术参数 (1)钻井液循环量:一160m (2)钻井液储备量:一100m 主要配套设备中国海洋人学硕}:学位报告 主要包括振动筛!除气器!除砂器!除泥器!离心机!搅拌器!砂泵!剪切 泵!灌注泵!混合漏斗等性能参数见5机械专业主要设备明细表6 (Q83.3023一027一02MX) 钻井液罐 钻井液罐数量:泥浆罐:3个,储备罐:2个,配液罐:1个 钻井液罐主要参数:见表3一1 表3一l钻井液罐主要技术参数 序序号号名称称外形尺寸寸重量(t))) lllll1#泥浆罐罐6mX6.4mX2.4mmm13吨(含管线))) 222222#泥浆罐罐3.ZmX6.4mX2.4mmm7吨(含管线))) 333333#泥浆罐罐9.7mX3.ZmX2.4mmm10吨(含管线))) 444441#储备罐罐9.7mX3.ZmX2.4mmm10吨(含管线))) 555552#储备罐罐6.4mX3.ZmX2.4mmm6.3吨(含管线))) 66666配液罐罐3.3mX3.ZmX2.4mmm3.7吨(含管线))) 为了减轻罐体重量,将钻井液循环罐!储备罐做成一个整体,根据容积需要 用隔板进行分隔整体罐四周设腹板,将腹板与主甲板焊接固定 工艺流程特点: 根据本平台的实际情况,在标准流程的基础上,设计满足最大钻井深度450Om 的循环系统; 工艺流程方案满足钻井液五级净化及钻井液调配需求; 井口返出钻井液经净化设备处理及沉淀后,供泥浆泵吸入; 泥浆泵可吸入多个罐的泥浆; 配液系统可以从2#泥浆罐!3#泥浆罐!1#储备罐!2#储备罐!配液罐吸入 钻井液,并可将混合后的钻井液输送到上述任意罐中: 各罐及各隔仓之间有钻井液过渡槽或连通管线连接,并安装有可控制液面 调节装置 流程描述: ()l钻井液净化流程 钻井液从井口经泥浆导出管进入振动筛进行第一级净化除去钻井液中的人自升式钻少护1乙台改造设计方案及可行性研究 颗粒地层碎屑,然后经除气器进行第二级净化除去钻井液中的有害气体及可燃 气体,之后通过砂泵输送到除砂器进行第三级净化除去钻井液中的沙粒状地层 碎屑,再通过砂泵输送到除泥器进行第四级净化除去钻井液中的泥状地层碎屑, 最后由供液泵输送到离心机进行第五级净化除去钻井液中的粉状处理剂,经过 五级净化的钻井液输送到泥浆泵主吸入罐一3井泥浆罐 (2)配浆流程 钻井液的配制是钻井液处理的主要环节之一,配制钻井液所需材料主要有散 装重晶石!土粉及袋装化学药品散装重晶石!土粉由重晶石罐!土粉罐提供, 通过输送管线供给混料漏斗;袋装化学药品由人工供给混料漏斗砂泵吸取2# 泥浆罐!3#泥浆罐!1#储备罐!2#储备罐!配液罐的钻井液供给混料漏斗,经混 合的钻井液可以注入上述任意罐中为便于大颗粒化学药剂的配制,在配液罐旁 设置一台剪切泵,剪切泵只吸取配液罐的钻井液供给混料漏斗作为应急及备用 配浆措施,从泥浆高压管线引出一低压管线,与剪切泵管系相连,必要时可使用 泥浆泵进行钻井液配制 (3)泥浆泵吸入流程 泥浆泵正常情况下从3#泥浆罐吸取钻井液,同时具备吸取储备罐及配液罐 的钻井液的能力为防止泥浆泵抽吸不均,每台泥浆泵配备灌注泵,为泥浆泵 提供连续充足的钻井液 (4)高压泥浆流程 经泥浆泵加压的钻井液通过泥浆泵前的闸门组,再经过两条高压管线中的 一条或两条输送到钻台上的立管管汇,通过水龙头注入井口 钻井水流程 钻井水是钻井液的主要成分,从舱内来的钻井水通过管路可以向2#泥浆 罐!3#泥浆罐!1#储备罐!2#储备罐!配液罐注入淡水,主管路可以作为泥浆 罐的框架结构的一部分 (5)海水流程 钻井过程中经常使用海水钻井液,从舱内来的海水通过管路可以向2#泥浆 罐!3#泥浆罐!1#储备罐!2#储备罐!配液罐注入海水,主管路可以作为泥浆 罐的框架结构的一部分,并月.为冲洗!排砂提供便利中国海洋大学硕卜学位报告 (6)固井流程 通过机舱内的水泵将固井水舱的淡水注入固井泵的配水罐,通过固井泵自有 的混拌装置将水泥混拌后由固井泵泵入井口固井管汇进行作业固井之前可以使 用钻井循环系统的配液罐配制固井药剂,使用加重泵将药剂注入固井泵的配水 罐 (7)排砂流程 固控设备处理出的无用固相物通过钻井液罐旁的排砂槽直接排放入海每个 罐均设置排放口,无用泥浆!罐沉淀通过排砂槽排入大海 3.2.4.3井控系统 3.2.4.3.1配套设备 主要包括BOP(防喷器组)!BOP控制储能器装置!BOP司钻控制台!BOP监 督控制台!节流压井管汇!节流管汇控制箱!气液分离器等性能参数见5机械 专业主要设备明细表6(Q83.3023一027一02MX) 3.2.4.3.2工艺流程 井控系统以BOP及节流压井管汇为主体,实现对井口的多元化控制由泥浆 泵输送的泥浆通过立管管汇进入节流压井管汇,再通过BOP注入井口实现压井及 反循环功能紧急情况下由固井泵输送的泥浆通过固井管汇进入节流压井管汇, 再通过BOP注入井口实现压井及反循环功能从井口涌出的高压液流通过BOP进 入节流压井管汇,受控制的液流通过泥浆气液分离器,分离出的有害气体及砂石 排放掉,经净化的液流进入指定排放罐中,实现节流的功能 3.2.4,4钻井用压缩空气系统 由舱内主供气管路接出分成几路,一路随电缆通向钻台,为钻井绞车!气动 绞车!液气大钳!二层台!BOP司钻控制台!BOP控制储能器装置!节流管汇控 制箱等提供气源;一路为泥浆泵房提供气源;一路为录井房提供气源;一路为固 井泵提供气源;一路为生活楼内的BOP监督控制台提供气源;此外有专供输灰系 统的压缩空气管路 3.3系统布置方案 结合/胜利八号0平台的甲板及舱室状况,钻井系统主要布置在主甲板上自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 3,3.1固控系统 在平台6#一20#肋号!两条轨道间布置固控系统 14材一18#肋号!两条轨道中间布置1#!2#泥浆罐1#泥浆罐上放置有2台 振动筛!除气器!除泥器和除砂器,与除砂器!除泥器配套使用的2台砂泵布置 在振动筛下方紧邻1#泥浆罐的左后方为计量罐2#泥浆罐上放置有2台离心 机,2#泥浆罐的右侧布置2台加重泵 10材一14#肋号!两条轨道中间布置3#泥浆罐!1#和2#储备罐及1个配液罐, 配液罐上放置2个混合漏斗泥浆罐!储备罐及配液罐上均配搅拌器,共计14 乙! 口0 9#一10#肋号!两条轨道中间布置泥浆/地质房,该房右侧布置1台剪切泵 6材一9#肋号!两条轨道间布置2台泥浆泵,每台泵的左侧布置有灌注泵 3.3.2固井系统 平台右舷轨道外侧12#一15#肋号布置固井泵 3.3.3井控系统 19#肋号设BOP底座 钻台右侧外挑平台上放置节流压井管汇和气液分离器;在司钻台后方布置 液动节流管汇控制箱及BOP司钻控制台 BOP控制储能器装置布置在管子堆场首部右侧,同时在生活楼中央控制室内 放置BOP监督控制台 3.3.4辅助作业设备 录井房布置在平台右舷!桩腿外侧,16#一19#肋号 3 . 3 . 5散装水泥输送系统 本平台配备有散装水泥输送系统一套,以输送水泥!重晶石和土粉输送系 统包括4个立式灰罐,2台电动空气压缩机,一套压缩空气净化处理系统,管路 系统和阀件等 4个灰罐焊于平台主甲板上,每个灰罐的尺度为中XH=3800X605Omm,装 灰容量约45m3/罐2台电动空气压缩机,排量为13m3/min,冷却方式为水冷, 电机功率为75kw/台,安装于机舱内,是气力输送的动力气源压缩空气净化处中国海洋大学硕!学位报告 理系统由后置冷却器(水冷)!滤器!冷冻干燥器等组成以确保进入水泥罐的压 缩空露点低于一10e,以保障水泥输送系统的工作可靠性〔2〕后置冷却器,冷冻 干燥器,滤器布置于机舱适当位置 3 . 3 . 6管子堆场 原管材堆场用管子结构的析架支撑,占去了悬臂梁中间的空间这次改造要 去掉原来的管子堆场,重新设计为用工字梁支撑的管子堆场,允许载荷为 1 . 5t/m,腾出悬臂梁中间的空间(甲板以上净空高度约为4.sm),布置泥浆设备 管材堆场首部设有45m3的水箱,一半用作绞车刹车冷却水,另一半用作悬臂梁压 载水 3 . 3 . 7平台钻井系统储备量(舱容) 钻井水(海水)ZOOm3日用泥浆池160m3 固井水(淡水)IOOm3备用泥浆池100m3 水泥灰罐90m3重晶石!土粉罐90m3 3 . 4轮机部分 3 . 4 . 1机舱 按平台改造可行性研究的配置和船东决定,本平台设有四台主发电机组, 置于机舱8扩11#和13扩16#的肿部,其中指定一台为备用,另三台为常用,用 电高峰时由三台并车运行;其机型为CAT3516DITA的水冷船用四冲程柴油机发 电机组,容量1040kw,I000rpm,3中AC600V,SOHz柴油机宜满足IMO关于NOx 排放的限制要求为好 为了保证柴油机的正常运行,其必要的动力辅助设备有燃油输送泵(置于 机舱中部左侧),滑油输送泵(置于机舱中部),起动空压机两台,3.OMPa空气 瓶两个,一个1.OMPa起动空气瓶,一个1.OMPa辅助空气瓶〔司柴油机燃油供 给泵!滑油泵!淡水冷却泵,自吸式海水冷却泵及所需冷却器!缸套水加热器! 起动马达,消音器等重要附属设备均按船东与柴油机厂两方签订的技术协议书 由厂商随机供应;本平台柴油机动力管系也按照 一 该技术协议书及现有资料 一 设计自升式钻;}l人台改造设计方案及可行性研究 保船系统设备设有舱底总用泵两台(置于机舱前部左侧),消防泵两台(置 于机舱前部左侧),油污水处理装置(置于机舱中部右侧),污油泵一台(置于 机舱中部),阀门遥控液压泵站(置于机舱前部右侧),机修设备如台钻,台钳 等(置于机舱后部右侧) 为了提供钻井工程中必要的钻井用水和固井水以及压缩空气,按相关专业 的要求布置钻井用水泵两台(机舱后部右侧),固井水泵两台(机舱后部右侧), 工程用空压机两台和工程用空气瓶一个以及干燥器一个(机舱中部左侧) 3 . 4 . 2辅机舱 生活污水处理装置,组合式海水压力柜和组合式淡水压力柜,电加热热水 柜以及电动应急消防泵置于辅机舱中 3 . 4 . 3应急发电机室 本平台设应急发电机组一套,置于生活楼屋顶甲板,功率为400wk,3中 AC400V,50Hz 3 . 5电气部分 3 . 5 . 1电力系统 本平台主电源由主发电机组,主配电板(含发电机控制屏!配电屏!组合起 动屏!SCR可控硅整流屏及其控制屏)和动力变压器等组成本平台主发电机组 共四套(三套为正常供电,一套为备用机组),机组型号为以T3516,功率为1050 kw,600V!50Hz!1000转/分主配电板设置在配电控制室舱内〔3,〕〔3刀主配电 板由船东委托甘肃长城电器工业公司承制,系数字式一对一钻机控制配电系统, 系统配电方案由708所三室设讨一本平台为三相三线绝缘系统,电制为600V/50 Hz!400V/50Hz!23OV/50Hz 1 . 钻井设备电源 泥浆泵!绞车!转盘的电动机为GE752型直流电动机,由交流三相600V! 50Hz电源经SRC可控硅整流器屏转换供电〔司顶驱由交流三相600v电源供电中国海洋大学硕士学位报告 (本次基本设计只在主配电板上留有配电接口)L36〕 2 . 平台设备电源 钻井设备以外的动力!照明!通讯!仪器!仪表等平台设备由动力变压器 降压600/400V供电动力变压器二台,每台1250kVA,一备一用 发电机机组运行情况,根据电力负荷估算书计算结果如卜:拖航/停泊工况 时,使用一台40OWk发电机组,负荷率为5%9,定位工况时,使用一台1O50Wk 主发电机组,负荷率为86%,钻井工况时,使用三台IO50wk主发电机组,负荷 率为86%,起下钻工况时,使用二台IOSOWk主发电机组,负荷率为5%7,应急 工况时,使用400wk发电机组,负荷率为3%2〔川 3.应急电源 应急电源由应急柴油发电机组!应急配电板!自起动装置及附件和起动蓄电 池等组成应急发电机的额定功率为400kw当主电源失电时,失电信号使自 起动装置工作,起动应急发电机组,并在起动成功后,发出应急发电机主开关合 闸信号使应急负载由应急电源供电〔3田〔40j 自起动装置在主电源失电情况下,除能自动起动应急柴油发电机组,实现应 急电源自动供电外,尚能对该机组运行中的某些技术参数实施监视报警,其中主 要参数有低油压!高油温!高水温!蓄电池低电压和柴油机组起动失败报警等 自动起动装置内含起动蓄电池充电器和缸套水加热等环节,保证系统具有足 够的起动能源并随时起动成功喊 应急发电机组的第一起动源为蓄电池组,第二起动源为压缩空气 应急配电板与自起动装置起动蓄电池组一起布置在C甲板应急发电机房 4 . 充放系统 本系统由蓄电池组和充放电板组成临时应急蓄电池组由8只蓄电池组成 24V!400Ah二组蓄电池组!一组充电!一组放电形式供电范围为本平台内 外通讯!报警等用电设备:州 3 . 5 . 2电力拖动 1.钻机 钻机的电力驱动电动机主要为泥浆泵四台!转盘一台,绞车二台,其电动机 均为直流电动机驱动泥浆泵!转盘!绞车并配置交流防爆冷却风机,每台直流自升式钻少1:平台改造设计方案及可行性研究 电动机均通过SCR可控硅控制供电,在司钻台上通过手柄进行无极调速二台绞 车电动机可正反双向运转,同时还可以用脚踏开关在轻载时削磁高速运转提高工 作效率,节省操作时间〔侧 2.升降机构 本平台升降机为电动升降型式,一个脂桩由六台40HP(二30kw)交流600v! 50Hz电动机驱动升降,二个艇桩各由四台40Hp(二30kw)交流600V!50Hz 电动机驱动升降该系统由船东引进美国贝克海洋技术公司(BakerMarinePTE LTD)全套设备全套设备包括:升降控制台!桩边控制台电气配套件!水平检测 等部件 3.电动辅机 钻井辅机及其电动机配电控制均通过动力变压器降压成400V后经过主配电 板MCC供电本平台所有风机(包括:舱室风机!空调风机)和生活用电设备供电, 由主配电板经电力分电箱馈电 压力水柜!油泵和水泵的电气控制按液位或压力控制要求,采用自动/手动 起停两种控制方式舱室风机!燃油!滑油输送泵若在火灾时可由火灾烟气报警 装置发出控制信号予以自动切断,停止该机工作,同时也可以手动切断,停止该 机工作,手动控制设备在机舱出口处和中央控制室 现平台设置#l~#4电力分电箱供空调专业的各用电负载,其中#1电力分电 箱和#2电力分电箱为一380V用电负载;#3电力分电箱!#4电力分电箱为一220 V用电负载#5电力分电箱和IGDB!ZGDB厨房分电箱供艇装专业的各用电负载, 其中#5电力分电箱和IGDB厨房分电箱为一380V用电负载,ZGDB厨房分电箱为~ 220V用电负载#6电力分电箱!#7电力分电箱和#8电力分电箱供轮机专业负 载,其中#6电力分电箱为一380V供机舱机修理设备#7电力分电箱为一380V 供舱内风机#8电力分电箱为一380V供柴油机缸套水加热器中国海洋人学硕卜学位报告 第四章稳性计算 本章从平台改造后的拖航稳性!抗倾覆稳性和破舱稳性三个方面 对平台的稳性进行校核 4 . 1拖航稳性的计算 4 . 1 . 1概述 用于海洋石油开发的移动式钻井平台主要有四种类型:坐底式平台,自升式 平台,半潜式平台和钻井船(或钻井驳船)后者的稳性计算和普通船舶完全一 样前三种类型的平台在使用要求,结构特征以及性能方面与普通船舶有相当的 差别,故浮性和稳性的计算方法也有所不同自升式平台的船体横剖面形状一般 为矩形,甲板平面为矩形或多边形钻井平台的构件一般较为规则,这些构件的 水下体积和体积形心,可以方便的求得,因此有关钻井平台的浮性和稳性计算比 较简单按照中国船级社5海上移动平台入级与建造规范6(1992)对自升式平 台完整稳胜的要求进行计算[3] 4 . 1 . 2主要计算参数和计算公式 平台长44.50m 平台型宽5.00Om 桩腿数目3条 桩腿长度(从桩靴底算起)~69.19Om 桩腿尺寸外径.3048m 桩靴数目3只 桩靴尺寸10x8.534xl.219m 拖航满载吃水.37m 远距离拖航风速<13.8m/s 沿海拖航风速<36m/s (1)水线面积目刀式钻井-}砚台改造设计方案及可行性研究 Aw=2赚! 式中y是离y轴X处的水线面半宽,L是水线长 (2)排水体积甲(m/) 甲= fAwde(不适用倾斜龙骨船,或者甲=C凡xd 式中A!各处横剖面面积(m3) (3)排水量 v=K,甲 式中K船体外板及附体系数, 值,小船取大值,小的双桨船舶, 通常情况下,在1.002一1.006之间,大船取小 也有取1.010的,详细计算可按 K=1+船体外板及附体的排水体积 排水体积 p一水的质量密度,一般海水1.ZO5t/m (4)重心纵向坐标x 刀 艺拱戈 一i二l G一 )n艺城 (5)浮心纵向坐标Xb=rAwxFacz r/*dz r-A*二xd 或者Xb二架一, 土,A*xd (6)每厘米纵倾力矩Mmc二竺竺!上 L100 式中GML一初纵稳性高度 一般考虑,纵稳心半径均很大,浮心垂向位置KB与重心高度之差值可以忽略, __~__.,Ir回口J取UML二二 v (7)纵倾值(尾倾为负)t二(X;一X)v/(IOOMem) (8)漂心纵向坐标Xf二Xb= 2犷二xd A冲中国海洋人学硕1学位报告 (9)重心垂向坐标Z沂 产护 艺哄:; 了二l I矛 艺城 xd 尸一Zr-!:!,!!一,.__I__._击 又IU少便不息,公垂[司坐标乙沂二+K匕二)v . 立一+朋〔.3〕 v 式中工x一水线面横向惯性距(m-) (11)自由液面惯性矩二艺y.i, 式中i:=bl3/l2(设一个长为l,宽为b的矩形自由液面) .41 # 3轻载拖航状态稳性计算〔37,[411 4 . 1 . 3 . 1轻载拖航状态载荷表(表4一1) 表4一1 序序序项项重量量重心(距基线)))纵向向横向向 号号号目目(t))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) 中中中中中中前为十十右舷为十十 力力力力力臂臂力矩矩力臂臂力矩矩力臂臂力矩矩 (((((((((m)))(m)))(m)))(tm)))(m)))(tm))) lllll空船船3050.00008.0000024400.000一3.60000一10980000.1222366.3666 22222前桩桩350.000030,0000010500.000014,320005012.000000000 33333后桩桩700.000030.0000021000.0000一17.98000一12586.000000OOO 44444人人10.000010.00000100.000014.50000145.0000.12221.222 员员员!!!!!!!!! 行行行李李李李李李李李李 55555粮食食30.00007.00000210.000012.25000367.5550.333999 和和和供供供供供供供供供 应应应品品品品品品品品品 66666淡水水50.00001.7000085.0000一7.62000一381.0004.00020000 77777燃燃50.00001.7000085.0000一7.62000一381.0002.0001()OOO 油油油}自升式钻少卜平台改造设计方案及可行性不J{究 滑滑滑油油油油油油油油油 88888压载载347.00001.65000572.5555一17.98333一6240.111一2.74333一951.8222 水水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 333333333333333333333 艺艺艺艺4587.000012.416665695333一5.46000一2504444一0.0666一275.2666 4 . 1 . 3 . 2根据公式计算轻载拖航状态的纵倾及初稳性 表4一ZL=44.sm 序序号号项目目单位位符号及公式式数量量 lllll排水量量tttvv4587.00000 22222型排水体积积m333甲甲4461.73777 33333平均吃水水mmmddd3.20000 44444重心纵向坐坐mmmX--一5.46000 标标标标标标标 55555浮心纵向坐坐mmmXbbb一4.88555 标标标标标标标 66666每厘米纵倾倾t一mmmMCmmm47.84000 力力力矩矩矩矩矩 77777纵倾值(尾倾倾mmmt二(X:一Xb)vv一0.55111 为为为负)))))/(100Mem))))) 88888漂心纵向坐坐tttXrrr一4.62777 标标标标标标标 99999首吃水增量量mmm666一0.33333 dddddddddf=(L/2一X,)t/LLLLL 111000尾吃水增量量mmm6660.21888 ddddddddd!=一(L/2+Xf)t/[JJJJJ lll111首吃水水mmmd,二d十6d2.86777 111222尾吃水水tttd.==d+6ddd3.418中国海洋人学硕卜学位报告 111333重心垂向坐坐mmmZ!!12.41666 标标标标标标标 lll444横稳心垂向向mmmZmmmd3.03000 坐坐坐标标标标标 111555自由液面惯惯t一mmm艺Y!i:::570.00000 性性性矩矩矩矩矩 111666自由液面修修mmm6h二艺Y,i:/vv0.12444 正正正值值值值值 111777初稳性高度度mmmh=Z一299930.61444 lll888自由液面修修mmmh,=h一6hhh30.49000 正正正后初稳性性性性性 高高高度度度度度 4 . 1 . 3 . 3轻载拖航状态的大倾角稳性计算〔,3] 主要尺度 排水量 型排水体积 平均吃水 初稳性高度 重心垂向坐标 静稳性和动稳性计算 v(t)=4587.00 甲(m3)=4461.74 d(m)==3.200 h(m)二30.614 29(m)=12.416 假定重心S垂向坐标 S点离重心距离 6中=10 表4一3 Z!(m)=0 p(m)=12.416 1/26中=0.0873 中中(o)))15innnPPP1sss艺Mfsss1.15一1.iii复原力力 (((((m)))中中X(3)))(2)一(4)))(t一m)))(6)///(5)一(7)))矩矩 (((((((((m)))(m)))))vv(m)))(kN一m))) (((((((((((((((m))))))) (((1)))(2)))(3)))(1)))(5)))(6)))(7)))(8)))(9)白升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 555553 . 766660 . 087771 . 082222 . 68444570000.124442.5600011517777 lll0006.443330.174442.156664.28777570000.124444.1633318732000 1115557 . 401110.259993.213334.18888570000.124444.0644418286777 2220007 . 798880.342224.246663.55222570000.124443.4288815424333 2225557.942220.423335.247772.69555570000.124442.5711111567222 3330007,940000.500006.208881.73333570000.124441.608887237666 风倾力臂与最小倾覆力臂计算 平台的风倾力矩随平台的倾角而变化,以此必须计算平台在各倾角下的风倾力 矩,以便得到风倾力矩曲线,一般说来,风倾力矩可以写作M=F.d,式中d为风 倾力臂,急,平台的风压中心至水下侧向阻力中心的垂直距离;F为平台所受总 的风倾力,可由下式求得: =F艺只 其中,F-为作用在某面积元素上的风倾力,设盖面积元素在风速方向的投影为 6A,则F=iCvZva(V为风速,平台在一般作业状态取V二70节(36米/秒),风 暴状态取V=100节(51.5米/秒) 计算如下: 排水量v=4587.00t 受风面积A!=1969.39mZ 风力作用力臂Z二18.809m 计算风压P二794.0Pa 风倾力矩Mq=29412kN一m 根据计算绘制平台在轻载拖航状态下的静水力曲线如下: lll一 ... {{{厂一一{一一一一一一一声一~~~阵二二二厂一一一一一一一一},厂一一厂甲甲1111111116CCC后二二厂厂厂{{{/{{{厂一一下下反,}一一一厂厂一一一一厂一一尸一一}}}一///l;))))厂产产反!!!一一一一厂石石〔二二了了了一///}}}一一一!!!厂一一反,一一一一一一厂丫丫丫,洲洲!!!}}}}}{{{{{{厂反万万{{{!!!!!!!到到到到到乙怎怎厅月月!~~~i/.........}}}}}}}_111\{,一一一一一88!!!!!展展展展爪爪厂弓叹落之之一{{{{{{!!!!!!!}}}一叫叫{{{{一门门门下下下飞飞几孟孟际8}}}7一777一一尸-!!!二二砚砚之之一{{{{{{{{{::::::::: {{{{{{{{{}}})7二二一一一一三二二卜FFF声王王于二二三三三三三三三〕〕一一一一一一一布一一一一一一一一一一一一一一一一一一}}}区区区区区区}}}巨口口巨三{{{巨二二二创创{{{{一一一一一一一一于于日...ttt一一甲下下}互2{{{{{-户户{杖甲下下{{{{{{{{{{{lll一一一一月闷J沪周周巴二二二二二二二二{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{}一一一一一}}}}}}}}}}}}}一{{{{{{{{{{{ ;;1一一一{{{一一一一{{{{{{{{{{{{一一一一一{!---一一:{{{{{{{..{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{ 图4一1中国海洋大学硕卜学位报告 4.1.3.4笙业 稳性衡准数K=4.88>1.4,故满足要求 4 . 1 . 4满载拖航状态稳性计算〔,4]〔45j 4 . 1 . 4 . 1满载拖航状态载荷表(表4一4) 表4一4 序序序项项重量量重心(距基线)))纵向向横向向 号号号目目(t))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) 中中中中中中前为十十右舷为+++ 力力力力力臂臂力矩矩力臂臂力矩矩力臂臂力矩矩 (((((((((m)))(m)))(m)))(tm)))(m)))(tm))) lllll空船船3050.00008.0000024400.000一3.60000一10980000.1222366.3666 22222前桩桩350.000030.0000010500.000014.320005012.000000000 33333后桩桩700.000030.0000021000.0000一17.98000一12586.000000OOO 44444人人10.000010.00000100.000014.50000145.0000.12221.222 员员员!!!!!!!!! 行行行李李李李李李李李李 55555粮食食30.00007.00000210.000012.25000367.5550.333999 和和和供供供供供供供供供 应应应品品品品品品品品品 66666淡水水50.00001.7000085.0000一7.62000一381.0004.00020000 77777燃燃50.00001.7000085.0000一7.62000一381.0002.00010000 油油油, 滑滑滑油油油油油油油油油 88888压载载340.00001.85000629.0000一17.98333一6114.22212,9111438999 水水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 333333333333333333333 压压压载载395.00001.71111675.8555一8.69777一3435.333一17.80555一703222 水水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 44444自升式钻J卜平台改造设计方案及可行性研究 压压压载载117.00003.02111353.46665.4200063444一11.99777一140333 水水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 55555PPPPPPPPPPPPPPPPP 压压压载载238.00003.00333714.71114.2000010000011.99777140333 水水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 55555SSSSSSSSSSSSSSSSS 艺艺艺艺5330.000011.023335875333一5.01333一2671999一0.3666一1966.444 4 . 1 . 4 . 2满载拖航状态下的纵倾及初稳性计算〔7] 表4一5L=44.sm 序序号号项目目单位位符号及公式式数量量 11111排水量量tttvv5330.00000 22222型排水体积积m333甲甲5184.44777 33333平均吃水水mmmddd3.70000 44444重心纵向坐标标mmmXggg一5.01333 55555浮心纵向坐标标mmmXbbb一4.84999 66666每厘米纵倾力力t一mmmMCmmm47.84000 矩矩矩矩矩矩矩 77777纵倾值(尾倾为为mmmt二(Xg一Xb)v/(100Mem)))一0.18333 负负负))))))))) 88888漂心纵向坐标标tttXfff一4.62777 99999首吃水增量量mmm6df二(L/2一Xf)t/LLL一0.11000 111000尾吃水增量量mmm6da=一(L/2+Xf)t/LLL0.07222 111111首吃水水mmmdf二d+6dfff3.59000 111222尾吃水水tttda=d+6daaa3.77222 111333重心垂向坐标标mmmZggg11.02333 111444横稳心垂向坐坐mmmZmmm41.84000 标标标标标标标 lll555自由液面惯性性t一mmm艺Yiixxx1100.00000 矩矩矩中国海洋大学硕卜学位报告 111666自由液面修正正mmm6h=艺Yiix/vv0.20666 值值值值值值值 111777初稳性高度度mmmho二Zm一299930.81777 lll888自由液面修正正mmmhl=ho一6hhh30.61111 后后后初稳性高度度度度度 4 . 1 . 4 . 3满载拖航状态下大倾角稳性计算〔28J,7, 主要尺度 排水量v(t)二5330.00 型排水体积甲(m3)=5184.45 平均吃水d(m)=3,700 初稳性高度h(m)=30.817 重心垂向坐标29(m)二12.416 静稳性和动稳性计算 假定重心S垂向坐标Z!(m)=0 S点离重心距离p(m)=11.023 6中=1001/26小=0.0873 表4一6 中中(0)))1fff5in中中PPP1sss艺Mfsss1.iii15一l.iii复原力力 (((((m)))))X(3)))(2)一(4)))(t一m)))(6)/vv(5)一(7)))矩矩 (((((((((m)))(m)))))(m)))(m)))(kN一m))) (((l)))(2)))(3)))(4)))(5)))(6)))(7)))(8)))(9))) 555553.228880.087770.961112.267771100000.206662.0611110776000 lll0005.223330.174441.914443.309991100000.206663.1033316223888 1115556.014440.259992.853333.161111100000.206662.9555515449999 222OOO6.341110.342223.770002.572221100000.206662.3655512367000 2225556.492220.423334.658881.834441100000.206661.627778507999 333OOO6 . 536660 . 500005.511111.025551100000.206660.819994280111 风倾力臂与最小倾覆力臂计算{.汽三自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 平台的风倾力矩随平台的倾角而变化,以此必须计算平台在各倾角下的风倾 力矩,以便得到风倾力矩曲线,一般说来,风倾力矩可以写作M=F.d,式中d为 风倾力臂,急,平台的风压中心至水下侧向阻力中心的垂直距离:F为平台所受 总的风倾力,可由下式求得: 只 几 艺一一p盖 其中,F!为作用在某面积元素上的风倾力,设盖面积元素在风速方向的投影 为6A,则F=iCVZva(V为风速,平台在一般作业状态取V二70节(36米/秒), 风暴状态取V=100节(51.5米/秒) 计算如下: 排水量v=5330.00t 受风面积A,=2942.84mZ 风力作用力臂Z=18.790m 计算风压=P794.OPa 风倾力矩Mq=28986kN一m 根据计算绘制平台在满载拖航状态下的静水力曲线如下: ~~~~~~~~一一一一一一一一一一一一一一一一一 1111111116〔〔05)OOO.一一一一一肠------------ 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 !!!!!!!!!!!!!}}} /////,!!!\\\{{{{{{{{{{{{{{{{{1111111112〔〔肠oooooo/////////////!\\\;;;;;;;;;;;;;;;一一一一一一一一厂厂尸尸尸尸尸尸尸尸!\\\{{{{{{{{{{{{{-,--一8以以000000///////////////////\\\\\\\\\\\\\口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口 羞羞羞羞羞羞羞洲洲ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ\\\\\\\\\\\ 塑塑塑塑塑40(((0000/////////////////////////\\\\\\\\\...........!!!///////////////////////////////// 卜卜卜卜卜卜卜LLL}}}}}}口口口}}}{{{}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}{{{ 梦梦梦梦梦梦梦汁!~~~场!!!!口口口口口口口口口口口口口口口 〔〔〔〔〔〔〔{{{〕〕222全~~~!!QQQ毅~~~222怜怜222555333〕〕横摇摇巨巨 进进进进进进进进二二价用{{{J.沙沙沙沙~!!!!!!!!!!~...匕匕匕匕匕匕一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{~!!!!!}}}}}}}} {{{{{{{{{{{{{{{}}}}}}}}}}}}}}} {{{{{!}}}}}{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{lllll 一一一一一一一{{{{{{{{{{{勺勺勺勺宁~~~~一一了---一一一))一一一一一一一一一一一一一}}}{{{}...一一 }}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}一一 图4一2中国海洋人学硕l:学位报告 4 . 1 . 5稳性校核 平台的稳性校核衡准方法没有普通船舶那样成熟,许多问题尚待进一步完 善,各国规范对于初稳性的要求相差较大,例如中国船舶检验局(CCS)的规范 要求经过自有液面修正后得初稳心高,GM)0.15米;美国船舶检验局(ABS)规范 和政府间海事协商组织(工MCO)规定GM)0.13米挪威船级社(DNV)和法国船 检局(By)的规范都规定GM)O一4米!,洲〕 根据静水力曲线和风倾力矩线组成的面积比值可以求出改造后平台稳性衡 准数K=4.8>81.5 故满足规范要求 4 . 2抗倾覆稳性计算 4 . 2 . 1概述 本平台抗倾稳性按照中国船级社5海上移动平台入级与建造规范6(1992) 对自升式平台抗倾稳胜的要求进行计算 4 . 2 . 2主要计算参数 4 . 2 . 2 . 1平台参数 平台长44.50m 平台型宽5.0OOm 桩腿数目3条 桩腿长度(从桩靴底算起)一69.19Om 桩腿尺寸外径.3048m 桩靴数目3只 桩靴尺寸10x8.534xl.219m 桩靴最大插深10m 4 . 2 . 2 . 2环境条件 正常作业工况 波高:<4m 风速:<2.07m/s自升式钻井!1凡台改造设计方案及可行性研究 流速: 升降工况 波高: 风速: 流速: 风暴自存工况 波高: 风速: 流速: 4.2.2.3作业特点 无冰期作业,最低日平均大气温度大于一10e 最大作业水深30m(含潮高) 作业气隙10m(平台底至基准水平面) 4 . 2 . 3平台作业状态的桩腿受力计算〔50]〔5,. 4 . 2 . 3 . 1作业状态载荷表 表4一7 表面1.5节,海底.05节 1.555 风风暴工况况1285366633544.655516208111265141111.666>1.3中国海洋大学硕士学位报告 4 . 2 . 9结论: 满足抗倾稳性的要求 4 . 3破舱稳性计算 4.3.1概述 本平台拖航稳性按照中国船级社((海上移动平台入级与建造规范6(1992) 对自升式平台破舱稳性的要求进行计算 4.3.2主要尺度 垂线间长Lpp二4.4sm 船宽B=50.om 型深D=5.467m 拖航吃水d=3.7m 4.3.3破损舱组的选取: 表4一16 序序号号位置置舱名名 11111#20!#1666预压载水舱S111 22222#20!#1666预压载水舱S222 33333#20!#1666预压载水舱S333 44444#16!#1111预压载水舱S444 55555#11!#666预压载水舱S555 66666#6!#222预压载水舱S666 77777#2!#000首部空舱舱 88888#11!#666辅机舱舱 预预预预压载水舱S555 双双双双层底下空舱舱 999~~~#16!#1111过渡水舱舱 预预预预压载水舱S4自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 双双双双层底下空舱舱 111000#16!#666前面机舱舱 后后后后面机舱舱 燃燃燃燃油舱111 双双双双层底下空舱舱 111111#16!#666前面机舱舱 后后后后面机舱舱 双双双双层底下空舱舱 111222#16!#666前面机舱舱 后后后后面机舱舱 燃燃燃燃油舱111 4 . 3 . 4舱容 表4一17 舱舱名名位置置净容积积密度度装载量量Ze(m)))Xe(m)))Ye(m))) (((((((m3)))(t/m3)))(t))))))))) 预预压载载#20一#1666331.360001.02555339.644442.73444一17.98333一21.33999 水水舱P11111111111111111 预预压载载#20一#1666331.360001.02555339.644442.73444一17.9833321.33999 水水舱Slllllllllllllllll 预预压载载#20一#1666501.734441.02555514.277772.73444一17.98333一12.19111 水水舱P22222222222222222 预预压载载#20一#1666501.734441.02555514.277772.73444一17.9833312.19111 水水舱S22222222222222222 预预压载载#20一#1666250.798881.02555257.068882.73444一17.98333一2.74333 水水舱P33333333333333333 预预压载载材20一#1666250.798881.02555257.068882.73444一17.983332.74333 水水舱S33333333333333333 预预压载载#16一#1111345.280001.02555353.912222.85444一8.53333一17.80555 水水舱P4中国海洋大学硕士学位报告 预预压载载#16一#1111345.280001.02555353.912222.85444一8.5333317.80555 水水舱S44444444444444444 预预压载载#11一#666170.939991.02555175.213333.021115.42000一11.59999 水水舱P55555555555555555 预预压载载#11一#666232.318881.02555238.126663.003334.2000011.94555 水水舱S55555555555555555 预预压载载#6一#222373.558881.02555382.897773.2055514.08333一5.14777 水水舱P66666666666666666 预预压载载#6一#222373.558881.02555382.897773.2055514.083335.14777 水水舱S66666666666666666 第第一燃燃#16一#1333114.196660.8400095.924440.60000一10.058880.00000 油油舱舱舱舱舱舱舱舱舱 第第二燃燃#16一#1111215.778880.84000181.253333.33888一7.620008.83999 油油舱舱舱舱舱舱舱舱舱 生生活淡淡#16一#1111215.778881.00000215.778883.33888一7.62000一8.84000 水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 固固井淡淡#16一#1111179.917771.00000179.917773.33444一8.92000一13.00000 水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 过过渡水水#16一#1111179.917771.02555184.415553.33444一8.9200013.00000 舱舱舱舱舱舱舱舱舱舱 4 . 3 . 5计算破舱稳性 假定受损处所的渗透率为 1空舱 2机舱和泵舱 初始工况: 破舱前的初始装载状态: v=5330tXg=一5.013 d=3.7mdf=3.590 0 . 98 0 . 85 满载拖航 m29=11.023m mda=3.772m Yg=0.Om自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 表4一18 序序序项项单位位破舱lll破舱222破舱333破舱444破舱555破舱666破舱777 号号号目目目目目目目目目目 破破破111进水水m333331.8777474.0999236.5000288.6777164.7777293.2999 舱舱舱舱体积积积积积积积积积 后后后后66666666666666666 浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮浮 态态态222进水水mmm2.710002.586662.109992.425552.269992.71999 形形形形心心心心心心心心心 距距距距基基基基基基基基基 线线线线线线线线线线线线 ZZZZZZZgfffffffffffffffff 3333333进水水mmm21,3588812.273333.3588817.8955511.922225.19666 形形形形心心心心心心心心心 距距距距中中中中中中中中中 线线线线面面面面面面面面面 YYYYYYYgfffffffffffffffff 4444444进水水mmm一17.99999一18.03555一18.01999一8.658884.1911114.13111 形形形形心心心心心心心心心 距距距距肿肿肿肿肿肿肿肿肿 XXXXXXXgfffffffffffffffff 5555555进水水ttt5870.16666015.942225772.413335825.887775698.8885830.666 后后后后排排排77777777789992222 水水水水量量量量量量量量量 WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW 6666666平均均mmm3.777773.821113.746663,841113.831114.03777 吃吃吃吃水水水水水水水水水 ddddddd中国海洋大学硕十学位报告 7777777首吃吃mmm3.035552.806663.188883.561113.915554.68444 水水水水水水水水水水水水 dddddddfffffffffffffffff 8888888尾吃吃mmm4.519994.835554.304444.120003.747773.39000 水水水水水水水水水水水水 dddddddaaaaaaaaaaaaaaaaa 9999999平衡衡deg...2.979992.481110.330002.145550.818880.63444 时时时时横横横横横横横横横 倾倾倾倾角角角角角角角角角 衡衡衡1000剩余余mmm20.8255518.8311126.4399922.3466625.1577726.03777 准准准准初稳稳稳稳稳稳稳稳稳 性性性性高高高高高高高高高 hhhhhhhooooooooooooooooo lllll111风压压Paaa408.00000408,00000408.00000408.00000408.0000408.0000 000000000000000000000000 11111222受风风m2221938.75551936.444441940.400001935.382221935.8881924.999 面面面面积积积44444444487774888 11111333风力力mmm18.7877718.7866618.7888818.7855518.7855518.77888 作作作作用用用用用用用用用 力力力力臂臂臂臂臂臂臂臂臂 lllll444风倾倾t*mmm1514.87771512.942221516.255551512.053331512.4441503.333 力力力力矩矩矩66666666675551999 lllll555风倾倾deg...0.012220.013330.010000.012220.011110.01000 增增增增加加加加加加加加加 横横横横倾倾倾倾倾倾倾倾倾 角角角角角角角角角角角角 11111666总的的deg...2.991112.494440.340002.157770.829990.64444 横横横横倾倾倾倾倾倾倾倾倾 角角角角自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 井deg11.30}8.7010.009.7010.30!9.70 9 合格 4 . 3 . 6(满载出港)破舱稳性总结表 表4一19 序序号号项目目单位位破舱888破舱999破舱1000破舱1111破舱1222 破破舱舱lll进水体积666m333330.3111633.08881312.4333988.9555955.3222 后后浮 ............................................ 态态态222进水形心距基线线mmm2.283332.57772.27772.302222.49000 ZZZZZZZgfffffffffffffff 3333333进水形心距中线线mmm10.3955515.23330.00000.000000.00000 面面面面Ygfffffffffffffff 4444444进水形心距肿Xgfffmmm3.60888一8.6222一1.6444一0.70222一2.82222 5555555进水后排水量WWWttt5668.568885978.907776675.241116343.674446309.20333 6666666平均吃水dddmmm3.982224.072224.693334.470004.38444 7777777首吃水dfffmmm4.242223.44445.11114.888884.50555 8888888尾吃水daaammm3.722224.70004.27774.051114.26333 9999999平衡时横倾角角deg...1.426664.79990.00000.000000.00000 11111000剩余初稳性高h000mmm24.6655511.333326.233326.0799926.01888 J肠一-,逆LLL 1lll风压压Paaa408.00000408.0000408.00000408.00000408.00000衡衡准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准准 lllll222受风面积积m2221938.74441923.09991936.44441940.39991935.3777 11111333风力作用力臂臂mmm18.7888818.7766618.7866618.7899918.78555 11111444风倾力矩矩t*mmm1514.9044418.776661512.964441516.286661512.072中国海洋人学硕十学位报告 风风风风倾增加横倾角角deg...0.0111118.776660.009990.009990.00999 总总总总的横倾角角deg...1.4377718.776660.009990.009990.00999 此此此此时进水角角deg...10.50009.70005.40007.10007.3())) 11111888稳性是否合格是是是是是是是是是是 4.3.7结论: 破舱稳性满足要求自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 第五章强度计算 5 . 1概述 本计算主要采用DNV/SESAM程序来校核胜利八号改造平台在作业,压载!风 暴自存工况下的强度 5 . 1 . 1平台的主要尺寸 总长~60m 平台型长44.sm 平台型宽SOm 平台型深5.467m 桩腿总长(从桩靴底算起)69.19Om 桩腿外径3.048m 桩靴尺寸10xs.534xl.219m 桩腿中心距(纵向)32.309m 桩腿中心距(横向)26.822111 5 . 1 . 2环境载荷 无冰期作业,最低日平均大气温度大于一10e 正常作业工况 波高:<4m 风速:<20.7m/s 流速:表面1.5节,海底0.5节 升降工况 波高:>对自升式平台的要求 5 . 1 . 4腐蚀余量扣除 表5一1 扣扣除项目目原平台结构构新增结构构 内内底板板厚厚一222不扣扣 甲甲板板板厚厚一222一111 舷舷侧板板厚厚一222一111 外外底板厚厚一222一111 主主要型材面板腹板板厚厚一222一111 桩桩腿板板厚厚一555不扣扣 桩桩推型材面板腹板板厚厚一333不扣扣 次次要沟见面板腹板板厚厚不扣扣不扣扣 5 . 2强度计算工况 5 . 2 . 1 表5一2 平台改造前后重量分布 序序号号项目目原平台重量分布(T)))改在后重量分布(T))) 11111原船重量量1014.5551663.7.000 22222轮机机3OOO5000 33333电气气20005888 44444胭装装3000169.555 55555悬臂梁梁1177723222 66666空调调55514.8999 77777钻台台199.88823222 88888起重机机6OOO248.6888 99999升桩结构构1500035888 111000甲板机械械lOOO228.666 汇汇总总1626.3333023.57自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 5 . 2 . 2作业工况 表5一3 序序序项目目重量(t)))重心(距基线)))纵向向横向向 号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号力力力力力臂臂力矩(t.m)))力臂(m)))力矩矩力臂臂力矩矩 (((((((((m)))))))(t.m)))(m)))(t.m))) 11111空船船3050.00008.0000024400.0000一3.60000一10980000,01966659.888 22222悬臂臂232.000012.00002784.00008.5444一384000000OOO 梁梁梁移移移移移移移移移 出出出出出出出出出出出 33333淡水水215.00003,33888717.6777一7.62000一1638.333一8.48000一1823.222 44444燃燃200.00003.33888667.6000一7.62000一1524.0008.480001696.000 油油油!!!!!!!!! 滑滑滑油油油油油油油油油 55555大钩钩320.000058.600018752.000一28.00000一896000000000 载载载荷荷荷荷荷荷荷荷荷 66666泥浆浆270.00006.670001800.9000一4.30000一1161.000000000 池池池池池池池池池池池 77777灰罐罐280.00009.300002604.0000一8.30000一2324.000000000 88888钻井井184.00003.33444613.4666一8.92000一1641.33313.00002392.000 水水水水水水水水水水水 99999固井井179.00003.33444596.7999一8,92000一1596.777一13.0000一2327.000 水水水水水水水水水水水 艺艺艺4698.000010.6755550152.41222一7.16666一3366555一0.00111一2.4444 5 . 2 . 3风暴自存工况 表5一4 序序序项目目重量(t)))重心(距基线)))纵向向横向向 号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号 中中中中中中前为+++右舷为--- 力力力力力臂臂力矩(tm)))力臂臂力矩(tm)))力臂臂力矩矩 (((((((((m)))))))))))(tm))) lllll空船船3050.00008.00000244400.000一3.60000一10980000059.888 22222悬臂臂232.000012.00002784.00008.5444一384000OOO0.000 梁梁梁移移移移移移移移移 出出出出出出出出出出出 33333淡水水215.00003.33888717.6777一7.62000一1638.333一8.48000一1823.222 44444燃燃200.00003.33888667.6000一7.62000一1524.0008.480001696.000 油油油!!!!!!!!! 滑滑滑油油油油油油油油油 55555钻杆杆100.000025.000002500.000一28.00000一2800.0000OOO000 66666泥浆浆270.00006.670001800.9000一4.30000一1161.000OOOOOO 池池池中国海洋大学硕二L学位报告 77777灰罐罐280.00009.300002604.0000一8.30000一2324.000OOOOOO 88888钻井井184.00003.33444613.4666一8.92000一1641.33313.000002392.000 水水水水水水水水水水水 99999固井井179.00003.33444596.7999一8.92000一1596.777一13.0000一2327.000 水水水水水水水水水水水 艺艺艺艺4478.00007.5700033900.41222一6.14222一2750555一0.00111一2.4444 5 . 2 . 4压载工况 表5一5 序序序项目目重量(t) ... 重心(距基线)))纵向向横向向 号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号 中中中中中中前为+++右舷为--- 力力力力力臂臂力矩(mt)))力臂臂力矩(mt)))力臂臂力矩矩 (((((((((m)))))))))))(tm))) 11111空船船3050.00008.00000244400.000一3.60000一10980000.0199959.888 22222人员员10.000010.00000100.000014.50000145.000一0.012220.1222 行行行李李李李李李李李李 33333淡水水50.00001.7000085.0000一7.62000一381.0008.0000400.000 44444燃燃50.00001.7000085.0000一7.62000一381.000一7.5333一376.555 油油油!!!!!!!!! 滑滑滑油油油油油油油油油 55555粮食食30.00007.00000210.000012.25000367.555一1.400042.000 和和和供供供供供供供供供 应应应品品品品品品品品品 66666压载载680.00002.734441859.1222一17.98333一12228.444一6.0000一408000 水水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 lllllllllllllllllllll 77777压载载680.00001.800001224.0000一17.98333一12228.4446.0000408000 水水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 222222222222222222222 88888压载载700.00002.854441997.8000一8.53333一5973.111OOO000 水水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 444444444444444444444 99999压载载150.00002.68555402.75555.42000813.000一4.3222一64888 水水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 55555PPPPPPPPPPPPPPPPP lll000压载载150.00002.68555402.75554.20000630.0004.322264888 水水水舱舱舱舱舱舱舱舱舱 55555SSSSSSSSSSSSSSSSS 艺艺艺艺5550.00005.5344430766.4222一7.24666一40216660.02555125.4222 5 . 3有限元模型的建立〔,.〕 平台的主体可以被视为一个刚体,对平台主体建立如图1的有限元模型,自升式钻井!卜台改造设计方案及可行性研究 用以生成水动力模型和质量模型其刚度矩阵的建立利用挪威船级社(DNV) 的SESAM/认人DAM软件实现建立三维有限元计算模型时,用板单元来模拟扣 除腐蚀余量后平台的主甲板!内底版!外底版!舷侧板!纵横舱壁板和桩腿板, 而板单元上的扶强材!强横梁!水平行材和桩腿梁等则用梁单元模拟平台与桩腿 的连接,采用多点约束(又称主从节点)来模拟二者某些位移的一致性 图5一1平台主体的有限元模型 5 . 3 . 1计算原理 本文假定风力和流力为定常力,在风力和流力的作用下,平台会产生静漂移 =.]在得到平台静漂移的基础上,在频域内计算平台在波浪载荷和风载荷作用下 的总体响应在总体坐标中建立刚体谐和运动方程: [一.(M+A())+i山C(),+K:+K,]X(田,0)=F(田,0) 式中,为波浪频率,夕为浪向角,M为质量矩阵,Af夕为波浪附加质量, C()尸为阻尼矩阵,Ks为静水回复力矩阵,龙为系索回复力矩阵,F了,夕夕 为波浪外力〔6, 本文的运动响应计算利用挪威船级社(DNV)的SESAM/认人DAM软件进行 波浪力的计算,对于环柱型浮体采用三维辐射一绕射理论,对空间刚架结构则采 用Morison公式波浪采用Airy波计算波浪频率从O,3rad/S至2.4rad/S共 取20个频率考虑到平台的对称性,波浪浪向角取汀,22.5-,45.三个角度进 行运算 5 . 3 . 2模型有限元网格的节点数和单元数:中国海洋大学硕_十学位报告 总节点数:28063 梁单元数:19934 板单元数:294巧 5 . 3 . 3坐标系及计算输入!输出单位:〔24] 模型总体坐标系的原点位于20#肋位于中总剖面与船外底版的交点,向船首 方向为X轴,向船的左舷方向为Y轴,向上为Z轴的正向输入数据的单位采用 公制单位,即: 节点坐标单位m 集中载荷n 板单元载荷n/mZ即Pa 输出结果的单位为: 位移m 应力n/mZ即Pa 5 # 3 . 4边界条件〔10 根据最大作业水深,取水下1m0处为铰接,即: X二0,Y=0,Z=0 桩腿围井上方的环行梁接点与对应于桩腿处接点保持X!Y位移一致 齿轮节点与对应于桩腿处节点保持Z向位移一致 根据平台的变形情况,尾部桩腿圆井下部靠近舷中一侧与对应桩腿处节点保 持Y向位移一致 同样,首尾桩腿下部靠近平台中部一侧节点与对应桩腿处节点保持X向位移 一致 5 . 3 . 5根据腐蚀余量计算梁/板单元尺寸〔27] 表5一6 角角钢尺寸寸 型型号(剖面属性性面板板腹板板板厚厚腐蚀余量量计算板厚厚原点距形心心 名名))))))))))))))) LLL12X4XS/16660 . 1016660.3048880.007938880.0015550.0064375550.116999 LLL15X4XS/16660.1016660.381110.007938880.0015550.0064375550.15333 LLL18X4X5/16660 , 1016660 . 4572220.007938880.0015550.0064375550.1898自升式钻少1平台改造设计方案及可行性研究 LLL18X6X3/8880.1524440.4572220.009525550.0015550.008025550.174777 LLLSXSXI/2220.2032220.2032220.0127770.0015550.0112220.0549666 LLLIOX4XS/16660.1016660.254440.007938880.0015550.0064375550.093333 LLL6X6XS/8880.1524440.1524440.015875550.0015550.014375550.043444 LLLZIX4XS/16660 . 01016660 . 5334440 . 007938880 . 0015550.0064375550.226888 LLL24X6X3/8880.1524440.60996660.009525550.0015550.008025550.247222 LLLSX3X3/8880.0762220.127770.009525550.0015550.008025550.0427222 LLL7XI一7XI/2220.1778880.1778880.0254440.0015550.0239990,037666 LLL6X4XS/16660.1016660.1542220.007938880.001110,0069375550.048333 LLL6X4X3/8880.1016660.1524440.009525550.001110.008525550.048999 LLL6X7/2X5/16660.889990.1524440.007938880.001110.0069375550.0507777 LLL4X3XI/4440.0762220.1016660.00635550.0000.00635550.031444 LLLSX3XI/4440.0762220.127770.00635550.0000.00635550.042111 LLL75X50X5550.05550.075550.005550000.005550.2437555 LLL7X4X3/8880.1016660.1778880.009525550.001110.008525550.0598222 LLL160X100X10000 . 1110 . 16660.01110.001110.009990.0526333 LLL180Xll0X10000.11110.18880.01110.001110.009990.059333 LLL450X100X10000.1110.45550.09990.001110.008880.187999 LLL125X80X8880.08880.125550.007770.001110.006660.0407555 LLL125X80X10000 . 08880 . 125550 . 01110.001110.009990.041555 LLL100630X8880.063330.1110.008880.001110.007770.033333 LLL12X4XS/16660.1016660.3048880.007938880.0015550.0064375550.034555 LLL100X75X8880.075550.1110.008880.001110.007770.311888 LLL18X4X3/8880.1016660.4572220.009525550.0015550.008025550.190555 LLL14OX90XIOOO0 . 009990.14440.01110.001110.009990.04666 LLL140X90X8880.09990.14440.08880.001110.079990.0452555 LLL150X150X16660.15550.15550.016660.001110.015550.04333 TTT型材/工字钢钢 型型号(剖面属性性面板板腹板板面板板厚厚腹板板厚厚面板实际际腹板实际际原点足巨中心心 名名)))))))))))板厚厚板厚厚厚 TTT4XI/2一10XI/2220.1016660.254440.0127770.0127770.0112220.0112220.158999 TTT4XI/2一12XI一2220.1016660.3048880.0127770.0127770.0112220.0112220.18666 TTT12XI一12X3/4440.3048880.3048880.0254440.01905550.0239990.01755550.232888 TTTSX30O一10X100000.1110.3330.01110.008880.009990.007770.191555 TTT8X450一12X120000.12220.45550.012220.008880.011110.007770.287111 TTT8X500一12X160000.16660.5550.01110.008880.009990.007770.329444 TTT8X400一10XIOOOO0.1110.4440.01110.008880.009990.007770.24555 TTTg . 5X450一12XIII0.1110.45550.01110.0095550.0011110.0085550.291666 66600000000000000000 TTT15X750一15X24440.24440.75550.015550.015550.014440.014440.460222 OOOOOOOOOOOOOOOOOOO WWW12X79990 . 3068880 . 3145550 . 01867770 . 01194440 . 0156777O , 099444OOO 板板单元中国海洋人学硕卜学位报告 属属性名名原来板厚厚腐蚀余量量计算板厚厚属性名名原来板厚厚腐蚀余量量计算板厚(m))) (((((m)))(m)))(m)))))(m)))(m))))) 0007A32220.007770.001110.00666Legl一5一88815/8880.005550.03627555 0008A32220.008880.001110.00777Legl一7一88817/8880.005550.04262555 0009A32220.009990.001110.008881一ZAAA1/2000.002220.010777 1110A32220.010000.001110.009993一SAAA3/8000.002220.00752555 1112A32220.012220.001110.011113一4AAA3/4000.002220.00170555 1119A32220,019990.001110.018885一16AAA5/16000.002220.005937555 222IA32220.021110.001110.020005一SAAA5/8000.002220.01387555 LLLegl一1一22211/2220.005550.0331117一16AAA7/16,0.002220.009112555 LLLegl一l一44411/4440.005550.02675557一4AAA13/4AAA0.002220.0424555 LLLegl一3一88813/8880.005550.029925557一SAAA7/SAAA0.002220.02022555 5 . 4计算结果 5 . 4 . 1平台结构位移m(m) 作业工况最大垂直位移71.573 风暴自存工况最大垂直位移82.13 压载工况最大垂直位移63.75 5 . 4 . 2平台结构强度校核说明〔25J 对与板来说,根据5中国船级社船体结构强度直接计算指南200161.4.2 在船体结构强度直接计算中采用相当应力(或称(vonmises)来衡量应力的许 用程度,平面英里状态的相当应力按下式确定: e=(o.:+o卜o:o,+3TZ:y)./,公式1 根据构件说,根据((中国船级社海上移动平台入级与建造规范19926 3.5.13.5.2.1强度校合公式及不同外力条件下所选的许用应力,则在静载荷下: =IF/A,+10.9(M,:+MZy)-/2/w>=1+0.9(02:y+aZ::).-,簇〔o〕=0.605公式2 对于板和构件来说,原平台上采用A级板,新加板和T型材采用A32级钢,屈服强 度分别为235Mpa和315Mpa 5 . 4 . 3作业工况计算结果 5 . 4 . 3 , 1原平台A级钢相当应力分布图自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 图5一2 5 . 4 . 3 . 2新加AH32级钢相当应力分布图 图5一3桩腿相当应力图中国海洋大学硕_!:学位报告 5 . 4 . 3 . 2桩腿相当应力图 三种工况的计算结果,可知,板满足强度要求,根据计算9001130情况下同 样满足强度要求 即oe蕊〔o〕=0.6*235=141Mpa 对于总强度计算结果,根据公式2计算以后,除个别梁端部以外,原平台主要 A级钢和新加A32级钢型材满足强度要求,毛[8=0.605个别梁端部由于位 于根部肘板范围内,所以不必调整自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 第六章全文总结与展望 经过上述的设计和计算,平台改造在稳性!强度!升举力方面能够满足规范 要求 1!稳性 由于加大型宽和型深,使平台的抗倾!拖航等稳性得到进一步的提高,稳性 经计算满足规范要求,结果如下: 表6一1 拖拖航稳性衡准数数轻载拖航航满载拖航航满足规范范 33333 . 32)1.4442.32)1.44444 抗抗倾覆衡准数数作业7.8>1.555风暴1.6>1.333满足规范范 破破舱稳性(分别计算了10个舱室,均满足要求)))满足规范范 2!可变载荷和各桩腿受力 表6一2 作作业状态态可变载荷()))t前桩腿受力///后桩腿受力///结论论 允允允允许受力力允许受力力力 升升桩桩280001427/163222951/108888满足足 压压桩桩2516661900/1900001900八90000满足足 作作业业1320001649/1900001630/190000满足足 风风暴暴390001852/1900001727/190000满足足 3!平台结构强度 采取平台两舷各加宽约3Om6,底部加设1.m2高的双层底,局部更换甲板等 措施大大提高了平台的强度和刚度,同时扩大了平台的甲板面积和舱容,增高 了型深遵照中国船级社(CCS)5海上移动平台入级与建造规范6(1992)及5钢 质海船入级与建造规范6(2001)进行结构设计采用挪威船级社(DNV)的SESAM 计算软件,用有限元法对平台结构进行分析,证实平台结构强度和刚度满足规范 要求 4!桩腿 采用在桩腿内部加焊六根T型等措施,使得在计算厚度比原厚度减薄msm的中国海洋大学硕士学位报告 情况下,桩腿的强度和稳定性在各种工况下均满足规范要求 5!桩靴 加宽桩靴,增大承压面积,以降低单位面积的压力采取增加隔板和肘板, 在顶面和底面加焊覆板等措施,使桩靴强度得到保证 6!升降机构 原升降机构每条装腿的额定升举能力原为544t,已经远不能满足要求了, 改造设计把两根尾桩的升降机构由两套驱动装置增加为4套,每桩的额定升举能 力增加到IO88t,把首桩的升降机构由两套增加为6套,每桩的额定举升能力增 加到1632t,基本上满足了平台对起升能力的要求 存在问题: 1!由于平台增加的结构和设备重量很大, 在使用时需严格控制可变载荷 2!胜利八号平台已经使用了23年之久, 结构的承载能力必然下降在结构的改造中, 力,需要予以充分重视 桩腿升降机构的起生能力不富裕, 由于腐蚀,变形以及疲劳等因素, 因开割和焊接会产生较大的残余应自升式钻井平台改造设计方案及可行性研究 致谢 本文是在导师中国海洋大学工程学院黄维平!拾兵两位教授的悉心指导下完 成的在三年学习生活中,他们渊博的学识和严谨的治学态度对我影响至深在 此,谨向他们表示深深的敬意和衷心的感谢! 在学习期间,得到李华军教授!刘德辅教授及港航教研室诸位老师的指导和 帮助,在此一并表示衷心的感谢! 在报考和攻读硕士研究生期间,得到王光胜!党良昌等公司领导的大力支持, 同时也得到同学及同事们的帮助和支持在此向他们表示真诚的感谢! 最后,我也向许许多多指导和帮助过我的老师!朋友表示深深的感谢!中国海洋大学硕士学位报告