渤海自立号-自升式平台强度评估.pdf

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1、第39卷第1期2010年2月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGV01．39No．1Feb．2010DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2010．01．029“渤海自立号’’自升式平台强度评估刘林(中海油能源发展监督监理技术公司，天津300452)摘要：介绍“渤海自守号”沉垫基础自升式平台强度评估的主要过程和内容，特别是相关载荷工况的选取，包括环境载荷、惯性载荷和P-3效应等，强调边界条件的确定，以及各主要结构部分的应力评估方法和注意事项等。关键词：自升式平台；强度评估；环境载荷中图分类号：U656．6文献标志码：A文章编号：1671—7

2、953(2010)01-0094—04“渤海自立号”平台始建于1979年，由美国BethlehemSteel公司设计建造。原设计为自升式钻井平台，入ABS船级，服务于墨西哥湾。1994年6月由原中海石油渤海公司购进后，经过改造作为井口平台服务于CFD油田初期开发，后又改造为简易生产平台，2001年6月在大连造船新厂，通过在平台尾部加装新的生活模块，将平台改造成为一座海上生活工程综合服务平台。2006年1月“渤海自立号”在中海石油基地集用油建公司进坞接受最近一次的大规模改造：拆除了钻井井架及相关设备，安装B区生活模块。鉴于“渤海自立号”平台的服役年龄较长，从作为钻井平台服务于

3、墨西哥湾到改造为综合服务平台服务于中国渤海，服务期已有30年，故有必要对平台结构强度进行全面的安全评估。评估内容包括结构强度评估和寿命预测。1平台结构状态平台虽然进行了多次改造，包括新建舱壁，增加生活楼以及更新设备等。通过对现有的资料分析，多数改造均遵循平台作业重量不出现明显增加要求的前提，并未对平台主桁和腿等主要承力构件进行改造。但在2006年的改造中，对平台甲板进行了两舷方向上的扩展，从而结构的薄弱环节则有可能出现在桩腿以及局部的连接部分上，94收稿日期：2009—12—30修回日期：2010-01—15作者简介：刘林(1959一)，男，学士，工程师。研究方向：海洋1：

4、程结构。E-mail：liulin3@cnooc．com．cn所以本次评估的重点应集中在对平台桩腿和相关连接结构的强度以及稳定性分析上。2平台结构评估载荷工况原平台设计基于美国墨两哥湾的海况，工作状态分为台风季节和非台风季节，其T作海况分别为：非台风季节：浪高9．14m／(10s)，风速36．01m／s，最大T作水深34．14ITI，最大可变载荷为15880kN(正常工作状态)；台风季节：浪高15．24m／(12s)，风速51．44m／s，最大fT作水深30．48m，最大可变载荷为11340kN(风暴自存状态)。由于渤海海域无明显的台风季节，根据相关油田的统计资料显示，渤海

5、海域的极限风暴状态仅与墨西哥湾的非台风季节海况条件相当。综合自立号操作手册中记录的6个渤海海域油田的环境统计资料，可确定平台结构评估的环境条件为：浪高9．3m／(10．2s)，风速36m／s；流速采用PLl9-3油田数据，深水为1．75m／s，浅水为2．15m／s，最大-T作水深采用原设计中非台风季节的34．14ITI。在平台作业载荷方面，原设计中平台在非台风季节可以正常作业。根据渤海海域海况数据，平台在渤海没有相应的风暴自存状态。所以“渤海自立号”平台的结构评估可根据操作手册提供的正常作业情况下空船以及可变载荷分布情况来模拟其重力载荷分布，用以进行结构评估。另外，根据平台

6、在渤海各油田作业的最小气隙T作情况表明，原设计的7．62m的最小气隙已经满足平台在渤海的工作要求，同时考虑2ITI“渤海自立号”白升式平台强度评估——刘林的平台沉垫基础人泥深度，可确定平台的设计水深在渤海最大为32．14m。另外，考虑到平台甲板高度对平台结构的影响，还需要评估在原设计的最大允许气隙情况所在工作水深状态，并结合上述的环境载倚评估平台结构的载荷状态和强度。原设计最大气隙为15．24m，平台的在这个气隙情况下的最大工作水深为24．52m。所以平台结构在此状态下结构校核工况确定为以下三类：1)仅考虑平台自重和可变载荷。2)平台自重和可变载荷结合相应的环境载荷，水深为

7、32．14m。3)平台自重和可变载荷结合相应的环境载荷，水深为24．52m。结合平台的桩腿布置，环境载荷的方向选取8个方向，其中对角方向攻角为36。。平台环境载荷结合相应的平台作业水深示意图见图1、图2。4r=!：忌，m陬目●i“Iil；i：／—、：最小气隙762＼／i一2：。mf一；l—i24．S2rn；l_=3图1最小气隙下载荷示意图m考虑波浪力动态放大有两种方法，简单准静力方法和详细动态响应分析，本计算中采用前者。其理论基础是利用单质点动态分析相应的公式计算出动态放大系数，再根据静态条件下波浪作用在结构L：的