自升式钻井平台环境载荷及结构强度.pdf

《自升式钻井平台环境载荷及结构强度.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、SHANGHAISHIPBUILDING上海造船2010年第3期(总第83期)自升式钻井平台环境载荷及结构强度吴小平，陆晟(上海船舶研究设计院，上海200032)摘要：对自升式钻井平台的环境载荷和结构强度进行了介绍。给出了环境载荷的主要组成部分及计算方法，对水动力载荷所引起的动态放大效应和由于平台水平位移而产生的P．DELTA效应加以了说明。针对拖航状态下桩腿承受很大的动力作用，还论述了油田拖航和远洋拖航状态下桩腿强度的计算方法，最后以谱分析方法为例，给出了结构疲劳强度分析的一般步骤。关键词：自

2、升式钻井平台；环境载荷；拖航分析；疲劳分析中图分类号：U664．38+1文献标识码：A文章编号：1005．9962(2010)03．0036．05Abstract：Envffonmentalloadingsandstructurestrengthofself-elevatingdrillingunitsaremtroducediIlthisPaDer．Maincomponentsofenvffonmentalloadingsarereviewedandtheircalculationalmeth

3、odsaregiven．DynamicamplificationeffectcausedbyhydrodynamicsloadingsandhullswayeffectlateralstructuredeflectionsrespectivelyarealsodescribedLegstrengthforbothfieldtransitandoceantransitareconsideredsincelegsaresubjectedtothegravityandinertialloadsasso

4、ciatedwiththetransitSpectrumfatiguemethodistakenasanexampletoillustratethegeneralproceduresofthefatigueanalysisattheendofthispaper．Keywords：self-elevatingdrillingunit，environmentalloading，transitanalysis，fatigueanalysis0引言自升式海洋钻井平台在海上油气开发中得到广泛应用。它由平台

5、主体、升降装置以及若干(通常为3条到4条)桩腿组成。平台主体与桩腿之间可通过升降装置实现相对移动，桩腿底部设有沉垫或桩靴与海底相接触。作业时，桩腿降至海底，平台主体提升到海面以上一定高度，以避免波浪冲击。拖航时，平台主体降至水面，依靠浮力支承，类似于船体。此时，桩腿升至水面以上，通过拖航方式转移至新的作业地点。自升式平台除了承受自身重量和可变载荷外，由于其工作环境的特殊性，还要时刻承受环境载荷的作用。还有由环境载荷引起平台结构的变形和振动，进而导致附加载荷的产生。例如：在环境载荷作用下，桩腿会发

6、生变形，平台上部会发生很大的侧向位移，从而导致平台主体对桩腿底部产生附加弯矩。另外，当平台的自然周期与波浪周期接近时，平台会发生强烈振动，引起很大的动载荷。再者，第一作者简介：吴小平，男，工程师，1979年生。2008年上海交通大学船舶与海洋结构物设计制造专业毕业，现从事船舶与海洋工程结构设计工作。收稿日期；201004—09由于环境载荷的持续作用，平台结构的内部将会发生疲劳损伤，久而久之，导致结构疲劳破坏。所以，在自升式平台结构设计过程中，要多方面、综合考虑环境载荷的影响。1环境载荷海洋环境载

7、荷主要来源于风、浪、流、冰、地震等方面。如果平台作业海域不是地震频发区或冰情严重区域，则地震载荷和冰载荷并非要考虑。相比之下，风、浪、流【lJ等载荷对于任何一个自升式平台都必须考虑，对平台是否能正常工作起决定性作用。1．1风载荷风载荷对平台的稳性和结构强度有很大影响，风载荷大小可由风压乘以投影面积得到。风压P可按下式计算：P=∥2ChC(1)式中：厂——常数；y——风速；ch——高度系数；C。——形状系数。自升式钻井平台环境载荷及结构强度37高度系数和形状系数的选取见参考文献[2]。由风压和投影

8、面积，可算出风载荷F：F=以(2)式中：4——平台在迎风面上的投影面积。ABS(美国船级社)规定：正常钻井作业状态下设计风速不小于36m／s(70kn)，风暴自存状态下设计风速不小于51．5m／s(100kn)。1．2波浪载荷波浪载荷是环境载荷中的重要组成部分，对平台的极限强度、疲劳强度、振动等方面均有很大的影响。常见的波浪理论有：AIRY波、STOKES波、椭圆余弦波、孤立波、流函数等[3】。不同的波浪理论都有各自的适用范围，见图l。在设计中应根据具体的波高、波浪周期、水深进行选取。一般来说，