半潜式平台的设计及制造关键技术

半潜式钻井平台一直是各国开发研究的主要方向,因而其设计和建造的关键技术十分重要,综合而言,深水半潜式钻井平台主要涉及总体设计技术、水动力性能预报技术、平台系统集成技术、钻井系统集成与钻井设备技术、平台定位技术、结构强度与疲劳寿命分析技术、平台制造技术等。下面分别进行介绍。

(1)总体设计技术

总体设计技术是深水半潜式钻井平台自主研制需要突破的关键环节,同时也是一项综合性技术。关键技术主要有海洋环境条件和海洋工程地质等资料的研究和分析,由此以确定设计环境条件、平台主要性能和技术参数的论证、平台型式及主尺度论证、平台总布置、平台定位方式论证、主要设备配置论证、平台重量、平台技术规格书确定等。

(2)水动力性能预报技术

水动力性能预报技术是深水半潜式平台设计的重要基础。关键技术有平台水动力性能计算分析,平台与线性、非线性波浪耦合水动力性能分析,特殊结构型式平台在深水恶劣海况下的水动力特性参数分析,非线性波浪载荷预报、气隙预报研究、平台主体/定位系统和隔水管的耦合水动力性能研究等。

(3)平台系统集成技术

平台系统集成技术是利用计算机网络等技术,通过结构化的综合系统,将平台上各个独立的系统集成到相互关联的、统一和协调的系统之中,使信息和资源达到充分共享,实现集中、高效、精确而便利的控制和管理。系统集成技术主要研究解决各个系统之间的互连和互操作性等问题,多厂商、多协议和面向各种应用的体系结构问题,各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、环境、组织管理和人员配备相关的一切面向集成问题等。关键技术有系统监控技术、系统安全技术、平台各系统与钻井系统一体化集成技术。

(4)钻井系统集成与钻井设备技术

深水钻井平台需在深水恶劣环境条件下正常作业和自存,在风、浪、流的作用下,产生垂荡、横荡、纵荡、横摇、纵摇、首摇等多自由度运动并且远离陆地。又因平台的甲板面积和空间有限,故要求钻井设备外形尺寸小,因此钻井系统和重要设备更加安全可靠,自动化程度高。

(5)平台主体/定位技术

平台作业水深600~3000米,定位技术复杂,研究锚泊定位、动力定位、动力定位+锚泊辅助三种定位方式的水深适应性。关键技术有:锚泊定位方式、动力定位方式、动力定位+锚泊辅助方式的水深适应性、可行性以及经济性分析;平台锚泊定位系统和动力定位系统研究与设计、平台锚泊定位系统等效模拟系统研制等。

(6)结构强度与疲劳寿命分析技术

深水半潜平台对强度分析和疲劳寿命分析技术提出更高要求以便应对恶劣的环境条件,也因此采用大量高强度钢。其关键技术有:平台结构强度分析、平台疲劳寿命分析、深水恶劣海况下平台特殊结构型式主体结构强度分析、非线性波浪载荷作用下平台主体结构应力分析、平台立柱/横撑等结构碰撞研究、特殊结构型式平台结构关键部位疲劳寿命、特殊结构型式平台结构冗余度。

(7)平台先进制造技术

只有掌握先进的制造技术,才能提高平台建造质量、生产效率和降低生产成本。关键技术有:平台的总体建造方案、平台的建造精度控制技术、重量控制技术、平台重要设备安装和系统调试技术、平台数字化制造技术、三维虚拟样船构建技术、平台的单元模块化建造技术、大型分段、特型分段吊运方案、高强度、超高强度大厚度板滚圆加工技术等。

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