自升式钻井平台完整稳性计算方法研究
自升式钻井平台风暴自存状态性能分析研究_陈营营
（ 7）
式中： FVH———土壤的承载能力，与土壤参数有关；
φ———系数，与土壤参数有关。
当缺乏准确的土壤参数时，可用下式对桩靴
的抗滑移性能进行校核。
H ≤ μF
（ 8）
式中： H———桩腿底部剪力；
F———桩腿最小支反力；
表 3 环境条件
环境项
水深 /m 波高 /m 波浪周期 /s 风速 / （ m·s －1 ） 流速 / （ m·s －1 ） 气隙 /m
数值
91． 44 10． 67 13． 50 51． 44 0． 60 11． 28
2． 2． 1 风载荷 根据 ABS 规范［5］中给出的形状系数和高度系数
来计算作用在主船体和水线以上桩腿上的风力 F。
平台的预压载能力指的是平台压载舱在全部 注满水后，对桩腿产生的压力是否能达到预压载 要求的能力，直接关系到平台的站立稳性。算例 中，平台单桩最大预压载能力为 80． 17 kN。当环 境载荷的作用方向为 120°时，桩腿最大支反力为 57． 44 kN，利用系数为 0． 716，满足给定环境条件 下的预压载要求。
143
第6 期Leabharlann 船海工程第 40 卷
2． 2． 4 P － Δ 效应载荷
由于平台受外载荷作用发生了侧向位移 ，因
而桩腿还承受着由于自身重力所引起的附加弯矩
的作用，该弯矩称为 P-Δ 弯矩。本文采用施加二 次弯矩法对其进行考虑［8］。根据 SNAME 规范，
在计算 P-Δ 弯矩时，需要考虑齿条的影响，弦管
按 AISC［9］校核桩腿的强度。桩腿弦杆自存工
况下的最大应力比为 0． 88，位置为背风桩腿内侧弦
管的一根梁上，环境载荷的作用方向为 120°。
深水自升式钻井平台主要结构参数设计方法研究
１ ６ ． ８ ｍ， 气隙高度 １ ５ ． ２ ｍ 。结合 已经得到的函数关 系， 可 以计算 出该 自升 式 钻 井 平 台 的平 台 自重 、 桩 腿 长度 、 弦杆 间距 、 船 体 体 积 和桩 靴 面 积 ， 详 见 表
２ 。
表 ２ 平 台主要参数
首先参照 Ｃ Ｊ ８ ０ 一 ｘ１ ７ ５ 一 Ａ（ 工作 水 深 １ ７ ５ ｍ）
１ ． ２ ． ２ 桩 腿 长度一 工作 水深
船 体 自重 ／ ｔ
工作 时 桩腿 下放 插人 海底 ， 平 台被 抬起 到 离开
பைடு நூலகம்
图 ４ 弦杆 间距 一 船 体 自重
海 面 的安 全 工作 高 度 ， 并对桩腿进行预压 ， 以保 证 平 台遇到 风暴 时桩 腿 不 致 下 陷。桩 腿 长 度 由极 限 波高 、 气 隙高 度 、 桩 腿 入 土 深度 、 工作 水 深 、 船 体 型
桩靴 的主 要作 用是 减少桩 腿 的人 泥深 度 ， 使 吊 装 船 在升 起 的时候 更平 稳 ， 减 少桩 腿 的受 力等 。桩 靴 的设计 质量 直接 影 响整个 平 台 的性 能好 坏 ， 因此
平台桩靴的设计至关重要。依据地质调查结果及 平台的设计 质量 和环境 因素， 选择 合适的桩腿形 式 Ｊ 。桩 靴 面积 与船体 体 积 之 间 的关 系 如 图 ７所
向间距 ， 直 接影 响 到 平 台 的着 底 稳 性 ， 也 影 响着 环
境力作用的各桩腿所 承受 的轴 向载荷 。桩腿之间
的纵 向 间距 和 横 向间距 越大 ， 平 台的抗倾 斜稳 性也
近似地得出两者之间呈线性关系。
１ ． ２ ． ３ 弦杆 间距一 船 体 自重
自升式钻井平台稳性计算书的建立及应用探究
自升式钻井平台稳性计算书的建立及应用探究发布时间：2022-09-15T05:18:57.431Z 来源：《科技新时代》2022年4期2月作者：贾永兴[导读] 自升式钻井平台与航行船舶存在较大差异，尤其是在对其稳性展开计算时，计算方法贾永兴中海油田服务股份有限公司河北省廊坊市 065201摘要：自升式钻井平台与航行船舶存在较大差异，尤其是在对其稳性展开计算时，计算方法与模型各不相同，基于此，本文以自升式钻井平台为核心，先行探究该平台稳性计算书的建立要点，继而以CJ46型自升式钻井平台为基础，采用NAPA软件对其稳性展开进一步探究，以供参考。
关键词：自升式钻井平台；稳性计算书；建立及应用引言：自升式钻井平台是一种海洋石油勘探设备。
其运行稳定性与垂直方向的插桩作业和水平方向的抗滑能力密切相关。
现有的嵌入式单元运行稳定性研究仅基于经典理论公式和数值计算结果，忽略水平荷载的影响，简单地将水平荷载和垂直荷载分开讨论。
结果与实际情况相差很大，这将导致桩腿插入不到位的现象。
因此，需要进一步计算自升式钻井平台的稳定性，以提高自升式钻井平台的运行稳定性。
一、自升式钻井平台稳性计算书的建立要点1.波流载荷当平台位于底部时，波浪荷载主要作用在小尺度的桩腿上，桩腿之间的距离也相对较大，相互作用相对较小，因此可以将其视为小尺度的隔离桩，因此可以使用莫里森公式来计算波浪力。
在自存条件下，平台最大工作水深76.2m，最大波高16.46m/s，相应周期为13.5s，表面速度为0.5m/s，极限条件为桩腿位于海底淤泥表面以下3M处。
考虑到波、流入射方向与风荷载方向一致的最危险情况，建立桩腿的sacs模型。
桩腿桁架由弦杆、斜杆、水平杆和内杆组成。
绳架材料的屈服极限为690mpa，其他部件的屈服极限为360MPa，材料的弹性模量定义为200GPa：一旦桩靴位于泥面以下3M处，因此不考虑桩靴的变形和破坏，将桩靴模拟为具有大刚度和屈服极限的构件；将平台主体视为刚性体，与桩腿刚性连接，忽略齿轮箱与机架之间的啮合间隙，平台主体自重均匀分布在三个桩腿上；考虑到海洋生物修正的曳力系数和惯性力系数，根据两端齿间的长度，计算弦架在波浪流力作用下的有效长度，波浪流采用斯托克斯五阶波和恒定流[1]。
自升式海洋平台桩腿强度及稳定性分析(1)
σb/MPa
164.909 156.011 37.866 174.737 155.798 40.124 131.496 146.097 35.974
σ/MPa
201.819 199.141 38.165 212.840 200.227 40.423 165.475 183.047 36.273
第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集
147
自升式海洋平台桩腿强度及稳定性分析
蒙占彬，田海庆，Biblioteka 敦秋（胜利石油管理局 钻井工艺研究院，山东 东营 257061） 摘要：以国内某自升式钻井平台为例，并对利用有限元分析软件 ANSYS 对自升式海洋平台桩腿强度及稳定性分析的方法 进行介绍，提出了一种考虑桩腿齿条等构件作用的改进计算方法。 关键词：桩腿；强度；稳定性分析
表 3 自存工况作用力（90°）
构件 厚度/mm 50 艏桩 45 36 50 左艉桩 45 36 50 右艉桩 45 36 弯矩 My（ / kN· m） 弯矩 M z / (kN· m) 2 324 1 692 373 1 305 950 209 1 143 742 163 60 809 51 789 9 736 64 467 51 737 10 322 56 828 48 518 9 255 轴力 Fx /kN 22 305 23 975 137 23 026 24 697 137 20 653 20 534 137
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第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集
3.2.3 计算结果 将表 1、表 2 及表 3 的数据代入式（6）进行计算，得到桩腿不同壁厚最危险单元的计算轴向应力 σa、 计算弯曲应力 σb 及计算组合应力 σ，如表 4 所示。
自升式钻井平台风载荷研究
中图分 类号 ：Ｕ ６ ７ ４ ． ３ ８ １
文献标识码 ：Ａ
文章编 号 ：２ ０ ９ ５ ． ４ ０ ６ ９ ｆ ２ ０ １ ４ ） Ｏ １ ． ０ ０ １ ８ —Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｗｉ ｎ ｄ ｌ ｏ ａ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｎ ｏ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｓ ｈｅ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ，ｔ ｈｅ ｗｉ ｎ ｄ ｌ ｏ ａ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｊ ａ ｃ ｋ － ｕ ｐ ｏ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｙ ｒ ｕ ｌ ｅ ｓ ， ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ （ Ｃ Ｆ Ｄ） ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ， ｗｉ ｎ ｄ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｎｄ ａ ａ ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ； ｈｅ ｔ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ａ ｍｏ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ
摘要 ：以海洋钻井平 台风载荷计算为研究对象 ，将船级社规范、Ｃ Ｆ Ｄ计算流体力学计算、风洞试验和一种土木工 程方法分别应用于一 自升式海洋钻井平台的风载荷 计算 ，并详细 比较 了各方法间存在的差异，比较论证 了土木工 程方法作为 自升式钻井平 台风载荷计算的参考价值。 关键词 ：自升式钻井平台 ；风载荷；遮蔽效应
方形自升式平台稳性计算
2020/2船舶标准化工程师
漂浮状态下，平台主要受风面积包括水线以上 主船体、桩腿、模块、火炬塔、生活楼、吊车等， 最大受风面积超过8 000 n?,拖航时，考虑桩腿全 部收起的状态。计算桩腿风载荷时，为简化计算，
自升式平台在拖航过程中桩腿升得很高，因而 重心高、稳性差，抗风浪能力不强，因而对其进行 拖航稳性分析是十分必要的“。本文将以上海中远 船务工程有限公司（以下简称：公司）设计的一型 正方形自升式平台作为实例，依照美国船级社 MODU规范的要求，利用稳性分析软件GHS对该
类型平台的稳性进行分析。
1计算模型
方形自升式平台稳性计算
薛江山，苏立强，向小斌
(上海中远船务工程有限公司，上海20Q231)
摘要：以上海中远船务工程有限公司研发的一型正方形自升式生产平台为依托，依照美国船 级社MODU规范的要求，分析了平台的完整稳性、破损稳性和剩余稳性，总结了该类平台稳性分 析的方法及程.对方形自升式平台稳性计算具有一定的参考意义.
根据稳性衡量标准计算得出许用重心高度曲线, 将各装载工况下平衡配载后得到的实际重心高度与 之进行比较，若实际重心高度不超过许用重心高度 则认为：各装载工况下，平台的稳性满足船级社规 范的要求。主船体舱室分隔见图2。
本平台主结构完工后需拖航到总装厂安装上部 模块，结合整个平台的建造安装程序，本案选取的 装载工况为：1）平台主结构完工工况；2）平台拖 航到总装厂工况；3）平台总装完工工况；4）平台 拖航到作业地点，100%油水工况；4）平台拖航到 作业地点，50%油水工况；5）平台拖航到作业地点， 10%油水工况；6）平台满载6m吃水工况。
经过自由液面修正后，各工况平台统计的重心 高度如表2所示。
2飓耐算
风载荷是稳性计算中的主要外载荷，在分析计
船舶自升式平台稳性计算的通常方法 稳性计算
对所有的重量进行汇总，同时准确测量悬臂梁和钻台的重心位置并输入到计算表格里面。
三、对桩脚升降装置受力进行校核
利用平台的总重量重心数据和平台桩脚负荷分配系数，计算出每个桩脚的升降装置负荷，进行校核。要求升降状态下每个桩脚负荷不能超过其安全动负荷。这个功能可以利用EXCEL表格的自动计算公式完成。
六、在压载完成后，对平台的抗倾覆力矩进行校核
这个功能也可以利用EXCEL表格的自动计算公式进行计算，需要根据工况查阅相关图表，计算出波浪流力矩和风力力矩、风力高度系数、平台实际气隙、平台的设计气隙、平台的最大摇摆量，然后利用这些输入的数据计算出平台的安全系数。安全系数需满足船级社的要求。
半潜式平台的稳性计算通常方法
a -----船舶横倾角度（°）
GM-----初稳性高度（m）
由此可见，船舶初稳性的大小与GM成正比。所以可以把初稳性高度GM作为衡量船舶初稳性大小的基本标志。
初稳性高度的计算
由图一知：初稳性高度GM=KM一KG（m）
初稳性的主要特征：
1等体积的倾斜
2倾斜前后两个水线面的交线通过漂心F
3倾斜前后稳心M可以认为固定不变。
4．08
钻井绞车冷却水
2．04
直升飞机油罐
10．2
BOP罐
13．87
机房顶油罐
8．16
1号泥浆池
80．00
2号泥浆池
80．00
3号泥浆池
80．00
4号泥浆池
80．00
5号泥浆池
11．924
沉沙池
28．618
计量罐
6．359
当表中的舱室局部充满时，实际重心高度：
VCG＝K＋（K1－K）
K——舱底距基线高度
胜利作业平台拖航稳性分析计算
胜利作业平台拖航稳性分析计算摘要：移动式平台是开发海洋石油的基础装备，尤其以自升式平台为主。
文章以典型的自升式平台胜利作业平台为例，运用水动力有限元分析软件建立了平台模型进行分析，计算平台拖航的完整稳性和破舱稳性数据，得到不同状态下的初稳性高和稳性衡准数。
通过计算分析，探讨该类型平台拖航稳性的最不利工况，判定该平台稳性是否满足要求。
关键词：自升式平台；完整稳性；破舱稳性；MOSES平台拖航时桩腿升起，高耸的桩腿导致风倾力矩增加，同时桩腿与桩靴自重较大，升桩致使平台重心显著升高，对平台拖航稳性造成极其不利的影响，因此该状态下海上移动式平台比较危险。
据文献统计，在平台完全损失事故中，因稳性缺陷引起的事故接近35％[1]。
本文胜利作业平台为例，对平台拖航完整稳性和破舱稳性进行分析，以便为自升式平台拖航稳性的校核提供算例。
1 平台稳性规范要求1.1 完整稳性与船舶类似，平台稳性主要指在外力作用下平台偏离平衡位置而发生倾斜，当外力消失后，其能自行回复到原来平衡位置的能力[2]。
平台稳性随装载量的变化而变化，为保证平台在各个工况下的稳性都能够满足规范要求，需要对远洋拖航、油田拖航等多种进行稳性计算校核。
平台稳性校核的关键在于确定风倾力矩（表示在恶劣海况下风对平台作用的动倾力矩）和复原力矩（表示在最危险的情况下平台抵抗外力矩的极限能力）[2]，二者之比称为稳性衡准数，其值大于等于1时可满足稳性要求对于船舶和浮式平台，至第2交点或进水角处的复原力矩曲线下面积中的较小者至少应比至同一限定角处风倾力矩曲线下的面积大40%，也就是说，复原力矩与风倾力矩曲线面积之比大于等于 1.4（面积比即稳性衡准数），即（A + B）≥ 1.4（B + C）（图1），对应的倾角是第2交点或者入水点（两者取较小者）。
1.2 破舱稳性规定的外加风压作用下平台破舱后依靠自身倾斜后的复原力矩，仍能保持不再继续进水的能力即平台的破舱稳性[3]。
自升式钻井平台设计规范与技术研究
自升式钻井平台设计规范与技术研究周佳;任铁;龚诗【摘要】自升式钻井平台广泛应用于近海油气资源开发.随着设计开发和研究的不断深入,其应用已逐步向中等水深过渡.与此同时,船级社的规范要求也伴随着审查和检验经验的丰富,不断贴合实际并增补内容.此外,设计技术和计算能力的发展,也为自升式钻井平台的开发提供了有力保证.以往通过经验性或估算的设计值,现在可以通过数值分析取得更准确合理的评估结果.文中跟踪主流船级社自升式平台规范的发展和更新,结合JU2000E和CJ50型平台设计开发经验,对自升式钻井平台的设计开发技术进行对比讨论.相关结论可供海洋工程设计者参考.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2017(028)001【总页数】5页(P16-20)【关键词】自升式钻井平台;设计;规范【作者】周佳;任铁;龚诗【作者单位】中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011;中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011;上海外高桥船舶及海洋工程设计研究院上海200137【正文语种】中文【中图分类】U674.38+1自升式钻井平台最先出现在美国。
其作业区已由浅滩发展至浅水，目前正不断向深水甚至极地等环境条件恶劣的区域拓展。
当今，主流新开发的自升式平台作业水深已超百米，甚至某些高等级平台称其作业水深已达到约200 m［1］。
自升式钻井平台通常为方形（四桩腿）或三角形（三桩腿）主船体，通过升降及锁紧机构与桩腿相连。
桩腿通常分为壳体式和桁架式两类，壳体式桩腿（圆柱或方柱）一般只用于60～70 m以下的水深，而深水自升式平台一般都使用桁架式桩腿。
平台就位后，桩腿从围井区下放，桩靴（或沉垫）插入海底，主船体抬升离开水面并预留一定气隙。
平台工作时，悬臂梁结构外伸配合钻台就位，实施钻探作业。
悬臂梁主体一般为框架结构，井架和钻台均安装于悬臂梁，悬臂梁通过轨道及滑动装置与主甲板连接。
在各类离岸钻采装备中，由于自升式平台的大型结构部件之间经常发生相对移动，需各部分协同配合，因此设计难度很大，建造精度要求也最高。
自升式钻井平台稳性计算分析
Ｏ 前 言
自升式 钻井 平 台因其 能够 适用 于不 同 的海底 土 壤 条 件 和百 米 的水 深 范 围 。在 全球 得 到 广 泛应 用 。
１ 风 倾 力 矩 计 算
自升式 钻井 平 台的稳 性计算 主要考察 复 原力矩
和风 倾力 矩 之 间 的关 系 。 所 以准 确 计算 风倾 力 矩对 稳 性 计算 结 果具 有 重要 的影 响 。对 于 常 规货 船 ， 规
ｗｅ ｒ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎｔ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｓ ｅ ｌ ｆ － ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｒ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ｉ ｇ ； ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ； ｗ ｉ ｎ ｄ ｈ ｅ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ； ＮＡＰ Ａ； ｗ ｉ ｎ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗｉ ｎ ｄ ｈ ｅ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ａ ｎ ｄ ｄ ａ ｍａ ｇ ｅ
增刊 １ （ 总第 １ ３ ７期 ） ２ ０ １ ４年 ３月
船
舶
设
计
通
讯
Ｅ ｘ ｔ ｒ Βιβλιοθήκη ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ １ （ Ｓ ｅ ｎ ａ １ Ｎ ｏ ． １ ３ ７ ）
Ｍａ ｒ ｃ ｈ ２ ０ｌ ４
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ ＨＩ Ｐ ＤＥＳ Ｉ ＧＮ
自升式钻井平台稳性计算分析
吴 晓 莲
自升式钻井平台设计专家系统的研究与应用
自升式钻 井 平台设计 专家 系统 的研究 与应 用
初新杰 １ １
（ ． 国海 洋 大学 ， １中 山东 青 岛 ２６ ０ ；． ６ ０３ ２ 胜利 石 油管 理 局 钻井 工 艺研 究 院 ， 山东 东营 ２ ７ １ ） ５０７
摘 要 ： 究 了 自升式钻 井平 台设计 知识 库构建技 术和 专 家系统推 理分析技 术 ， 研 建立 了 自升式钻 井平 台实例库 、 则 规 库和 综合 数据库 ， 编制 了 自动知识 库获取程序 ， 并将研 发的设计 专家 系统应 用于 自升 式平 台的 方案设计 ， 提供 的平 台 实例 库、 则库 、 规 综合数据 库以及推理分析 程序为 自升式钻井平 台的方案设 计提供 了技 术支持 ， 可显著提 高平台的设
数 据 库 系 统 用 于 组 织 和存 取 大 量数 据 的 管 理 ，
１ 平 台数 据 库 建 立
１１ 平 台数 据 库 的特点 ． 自升 式 钻 井 平 台设 计 专 家 系 统 的数 据 库设 计 与
常规的数据库设计有所不 同。常规的数据库系统 ， 多 都是工程数据库 ，用来组织和管理工程设计方面大 量的非图形数据［ 本系统是工程设计与专家系统的 ２ ］ ， 有机结合 ， 因此系统 的数据库具有 自己鲜明的特点 。 系统的数据库 ， 括知识库和综合数据库。在系统 的运行 推理过程 中， 知识库为系统提供必需 的知识 ， 帮助系统完成问题 的整个求解过程 ，数据库数据本 身不发生改变 ；综合数据库 主要存取 系统运行过程 接 口， 并通过数据库接 口与数据库相连 ， 实现对数据 中出现的动态数据 ， 包括初始输入 ， 中间结果 和答案 库进行检索、 插入 、 删除或更新等操作 。 输 出等 随着系统的推理而产生的数据。
自升式平台拖航稳性研究
第14卷 第3期 海 洋 工 程 V o l.14,N o.3 1996年8月 TH E OCEAN EN G I N EER I N G A ugust,1996自升式平台拖航稳性研究潘 斌 刘 震 卢德明 (上海交通大学,上海,200030) (上海船舶检验局,上海,200135)摘 要 本文计算了各类自升式平台在不同拖航操作状态下的稳性,并根据计算结果分析研究了这些操作的利弊。
本文可供自升式平台设计、操作和检验者参考。
关键词 自升式平台 拖航稳性1 引言随着我国海洋石油开发的逐步发展,自升式平台投入使用的数量在不断增长。
由于自升式平台受风面积大、重心高且操作较之其它类型平台复杂,它的拖航稳性一直为设计、操作和检验部门所重视。
本文计算了沉垫压载、桩靴灌水、桩腿下放及平台重心纵向移动等操作状态下的拖航稳性。
通过分析研究我们可以看到:根据现行的移动式平台稳性衡准[1],利用压载来降低重心改善稳性,有时不能达到目的,甚至还会出现相反的情况。
此外,由于自升式平台必须校核不同倾斜方向的稳性,因此重心的纵向移动和垂向移动对稳性有着同样重要的影响。
这些结论与船舶稳性中的概念有所不同,值得引起海洋工程设计研究人员及检验部门的重视。
本文计算使用的移动式平台稳性计算系统已通过上海船舶检验局规范所的验收,该系统采用计算方法见[2]。
2 沉垫压载和桩靴灌水对稳性的影响211 沉垫压载对拖航稳性的影响对于沉垫支承自升式平台来说,沉垫压载降低了重心,减小了风倾力矩。
这两者对稳性都是明显有利的。
另一方面,将沉垫中压载水排出去的操作也是耗时费力的。
因此有操作者在沉垫压载的状态下进行远距离拖航。
虽然在此拖航状态下平台的干舷满足载重线规范的要求,但稳性可能不满足规范的要求。
图1给出了一沉垫支承自升式平台在沉垫拖航和主体拖航(沉垫潜没水中)两种操作状态下的完整稳性恢复力臂和风倾力臂曲线。
虽然沉垫压载后重心下降了3120m,风倾力臂也降低了38%,但由于形状力臂损失较大,稳性范围缩小而导致稳性衡准数k从1191锐减至1114,小于规范要求的114。
自升式钻井平台拖航稳性计算书的优化与应用何磊
自升式钻井平台拖航稳性计算书的优化与应用何磊发布时间：2023-05-18T09:39:13.069Z 来源：《中国科技信息》2023年4期作者：何磊[导读] 稳性计算是自升式钻井平台的关键参数，在拖航（漂浮）、压载状态时，稳性的计算对平台吃水胜利石油工程公司海洋钻井公司新胜利二号平台摘要：稳性计算是自升式钻井平台的关键参数，在拖航（漂浮）、压载状态时，稳性的计算对平台吃水、拖航阻力、桩腿作用力等方面有着重要的影响，而通用的稳性计算书不能很好地反映平台在拖航（漂浮）状态下横纵倾角度、桩腿下放高度对重心的影响等多方面的具体参数及影响，本文以LeTourneau Super116E型自升式钻井平台国海国胜为例，以优化过的稳性计算书对上述方面进行完善并在实际中进行应用。
关键词：自升式钻井平台；稳性计算书；优化与应用引言：钻井平台拖航属于高风险作业，油田拖航及远距离拖航均要控制和保持钻井平台的稳性，掌握钻井平台拖航状态下计算方法可以降低或消除平台在拖航、就位和升降作业过程中的重大事故的发生。
进行稳性计算的人员需要按国家规定接受稳性与压载技术培训并取得相关资质证书，稳性计算书的计算结果要由中国船级社等部门审核通过后签发适拖证书，方可进行拖航作业。
使用优化过的稳性计算书，对平台在拖航前的稳性计算，确保拖航作业安全进行有着重要的意义和作用。
1、可变载荷的统计和汇总计算可变载荷表包括平台当前装载的液体和固体的可变载荷，以及空船重量变化数据。
在拖航前测量平台所有柴油、淡水、钻井水、泥浆等液体舱室内液位高度（记录单位inch）并记录，查询舱容表，将舱室内液位高度的相对应重量（记录单位kips）、距离船尾的纵向重心（LCG）、距离船中轴线的横向重心（TCG）、距离基线（船底）以上的垂向中心（VCG）等数值（记录单位ft）填入可变载荷记录表中。
在填写时应注意船体横向重心位置，如舱室位置在平台横向重心（TCG）的左舷方向时，数值前为“-”号；在右舷方向时，数值前为“+”号或省略。
自升式钻井平台拖航中的稳性问题
简析自升式钻井平台拖航中的稳性问题AQUARIUSLW摘要：自升式钻井平台，又称为桩脚式钻井平台，是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。
而平台拖航作业是存在较大风险的，自升式平台由于重心高、受风面积，在拖航过程中遭遇恶劣天气，必须保证平台的漂浮稳性能抵御外界环境载荷导致的倾覆力矩，在实际操作我们通常采用调整可变载荷、排除桩靴水和降桩的方法改善平台的稳性。
本文主要以CPOE10平台为模型，探讨实际操作对改善平台稳性的影响。
关键词：自升式平台稳性计算重心1、引言我国陆地油气资源勘探开发程度现已很高,油气资源正迅速减少。
向海洋进军,开发新的油气资源已成必然趋势。
我国拥有漫长的海岸线和广阔的海域,油气资源十分丰富。
在渤海、南黄海、东海、南海已有发现并进入早期开采。
自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于其定位能力强和作业稳定性好,在大陆架海域的油气勘探开发中居重要地位, 自升式平台投入使用的数量在不断增长。
但是自升式平台受风面积大、重心高且操作较之其它类型平台复杂, 它的拖航稳性一直为操作和检验部门所重视。
本文以CPOE10平台为模型，分析并计算了调整和排除可变载荷、桩靴灌水、桩腿下放等操作状态下的拖航稳性，为平台以后远距离拖航安全作业提供依据。
2、调整可变载荷，使得拖航平台稳性最优平台稳性分析：A、根据稳性计算表将计算出的排水量与操船手册给出的额定负载线排水量（9459T）进行比较，不得超载，如果计算出的排水量超过了负载线排水量，那么就必须从平台上进行减载。
B、平台的平稳性及对吃水差a. 计算出的艏艉吃水差：保持适当的艉倾（即LCG> LCB），减小拖航阻力，拖带点一般都布置在船艏，拖力对平台产生的力矩使平台艏部下沉，所以保持适当的艉倾（约30cm）。
b. 计算出的左右舷吃水差：平台的横倾增大了一侧的受风面积，从而增大了倾覆力矩，平台倾覆主要是由于横倾造成的，所以要对平台进行调平以减小横倾，提高平台稳性。
自升式钻井平台调整井作业精确就位技术研究与应用
２ （ ） １ ３年 ８月
中 国海 上 油 气
ＣＨ Ｉ Ｎ Ａ ＯＦＦＳＨ Ｏ ＲＥ ＯＩ Ｌ Ａ Ｎ Ｄ ＧＡ Ｓ
Ｖｏｌ ＿ ２ ５ ＮＯ． ４
Ａｕ ｇ． ２ ０１ ３
自升式钻 井平 台调整 井作 业精 确就位 技术研 究与应用 ＊
方 长 传
了 多 种 自升 式 钻 井 平 台 就 位 技 术 研 究 ， 形 成 了 以 多
管、 海 缆存 在 ， 势 必 对 就位 锚 的起 、 抛 带 来 极 大 的安 全影 响 。③就位 精度 要求 高 。 由于 海上石 油开 发 的 特殊 性 ， 渤海 油 田开发 过 程 中形 成 了集 中批 钻 等优
升 式钻 井平 台就 位 作业 过 程 中 ， 主要 存 在 钻 井平 台
桩腿 和就位 锚缆 挂碰 周边 海管 海缆 的风 险 以及 高就
位精 度要 求等 问题 ， 如 有 操 作 不 慎将 会 造 成 后 续作 业无 法 实 施 ， 甚 至会 造 成 海 管 破 损 溢 油 等 严 重 事 故¨ １ Ｊ 。针 对这些 技 术 挑 战 ， 近 几 年来 渤 海 油 田开 展
停 留 到设计 的井 位误 差和 艏 向要 求 范 围内 。就 位过
程中 ， 桩腿 一般 距 离 泥 面 ２ ～３ ｍ， 如 果 提 离 高度 太 高， 将 无法 在达 到 目标 井 位时及 时插 桩 ， 因此精 确 就
位 时桩腿 与生 产平 台附 近 的 海管 、 展 股 份 有 限 公 司 ）
摘 要 针 对渤 海油 田海 管海缆 布置 密集化 、 复 杂化 给 自升 式钻 井平 台调 整 井作 业 就位 时桩腿 挂 碰 海 管海缆 风 险大 、 钻 井平 台抛锚 难及 就位 精度 要 求 高等 问题 ， 在 调研 分析 导 管架平 台和 海管 海缆 分 布特 征基 础上 ， 提 出了 ２种 改进型 钻 井平 台就 位技 术 方案 ， 即 多次精 确就 位技 术方 案和 导管 架带 缆技 术方案 。现 场应 用 效果表 明 ， 多次精 确就位 技 术和 导 管 架 带缆技 术 可安 全 、 优质、 高效地 解 决
船舶自升式平台稳性计算的通常方法 稳性计算
计算项目
最大容量
实际重量
重心高度
垂向力矩
单 位
吨
吨
米
米·吨
钻井水罐
44．88
30
33.01
990.3
生活水罐
1．53
热水淡水罐
1．02
甲板生活日用罐
54．26
甲板燃油罐
21．22
燃油日用罐
7．55
沉淀燃油罐
6．6
润滑油罐
13．87
废润滑油罐
8．16
循环水
28．36
应急机油罐
四、对飘浮状态下的稳性数据进行校核
根据可变负荷和平台重量数据，利用“静水力曲线表”对平台的计算吃水、稳心高、稳心高修正数据、横倾角和纵倾角进行计算，并且各个桩脚井吃水标尺位置的吃水数据。这个计算也可以利用EXCEL表格的自动计算公式完成。
五、对压载数据进行计算
利用计算出的环境载荷，求压载需求量，根据压载需求量对各个压载舱的水进行调整，使压载量满足压载需求量的要求，并且校核海底支撑力。在这一步里面，利用EXCEL表格的自动计算公式功能对所有的计算进行设计，然后只需要输入环境载荷的数据和各个压载舱内压载水的数据即可以完成计算。
4．08
钻井绞车冷却水
2．04
直升飞机油罐
10．2
BOP罐
13．87
机房顶油罐
8．16
1号泥浆池
80．00
2号泥浆池
80．00
3号泥浆池
80．00
4号泥浆池
80．00
5号泥浆池
11．924
沉沙池
28．618
计量罐
6．359
当表中的舱室局部充满时，实际重心高度：
辽河作业一号平台着底稳性的研究设计
文章编号:1001-4500(2005)01-0012-06辽河作业一号平台着底稳性的研究设计郭洪升(胜利石油管理局钻井工艺研究院,东营257017) 摘 要:结合辽河作业一号自升式平台叙述了自升式平台着底稳性的设计特点,对如何根据平台的主要参数及环境条件进行平台的环境载荷、着底稳性(抗倾、抗滑及地基承载力)的计算进行了重点介绍。
关键词:自升式平台;着底稳性;环境载荷 中图分类号:P752 文献标识码:A1 前言 辽河作业一号平台是由胜利石油管理局钻井工艺研究院为辽河石油勘探局钻井一公司设计、青岛北海船厂承建的我国第一艘电驱动齿轮齿条升降的三桩腿自升式修井作业平台。
该平台于2003年8月完成设计并通过中国船级社海工审图中心的审查。
同年9月在青岛北海船厂施工建造,于2004年9月下水。
自升式平台的着底稳性研究包括三个内容:抗倾稳性、抗滑稳性及地基承载力分析。
它对平台的使用性能和安全性能起着重要作用,直接影响到平台的操作性能和安全。
任何一项指标达不到要求,都将导致平台整个设计的失败,甚至带来特大灾难性事故。
而滑移和下陷是平台地基破坏的主要形式,因此在平台的设计中必须对平台的着底稳性进行重点研究,并按规范要求进行详细计算校核。
2 平台的主要参数及环境条件 辽河作业一号平台为钢质,非自航,由平台主体、桩腿(带桩靴)、升降系统三部分组成。
平台主体平面形状接近三角形,三根圆柱形桩腿布置在艏、艉,桩靴为正八边形。
平台的主要任务是对水深4.5～25m(含天文潮差)范围内的油井进行修井作业,平台为无冰期作业。
2.1 平台的主要参数主体尺度:型长43m,型宽36m,型深4.5m; 桩腿尺度:直径:2.7m,长:60m,数量:3根;桩靴尺度:长5.7m,宽5.7m,高1.6m,底面积27m2;升船能力:1179t×3,升降速度0.36m/min;修井机:最大钩载1700kN;前后桩腿中心纵向间距:31m;后桩腿中心横向间距:24m;作业状态:重量4407.2t,其中可变载荷1056.5t;重心X g=17.698m,Y g=0.076m;自存状态:重量4072.2t,其中可变载荷721.5t;重心X g=17.348m,Y g=-0.020m。
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关 键 词 ： 自升式平台；完整稳性
０ 引 言
自升式钻 井平 台作为一 种移 动式钻 探装置 ，以其优 良的定位 能力和 作业稳 定性好 ，是 大陆架海 域 的油气勘探 和 开发 的重 要装备 之一 。为 了提高 自升 式平 台 的设 计能力 ，稳 性计算 是关键 技术之 一 。研
自升式 钻 井平 台完 整稳 性 计 算 方 法研 究
梅 荣兵 ，姚云 熙，包 岩，邓 强
（ 大连船舶 重工集 团设计研究所有限公司，大连 １ ６ ２ ） １０１
摘
要
本 文是基 于Ｎ Ｐ 软件平 台，对 自升 式钻井平 台的完整稳性计算 的方法进行研 究，并还介绍 了自升式钻 ＡＡ 井平 台完整稳性 计算的规 范。 旨在理解和掌握 自升 式平 台稳性规 范和完整稳性计算的方法，提高海洋工程
在 以下方面 ：
梅 荣兵 ，等 ： 臼升式 钻 井 平 台 完整 稳 性 计 算 方 法研 究
ｌ３ ０
（ ）稳性轴 不 同。 常规船 的稳 性轴 只考虑 沿船 长 一个 方 向 （ 。方 向） 】 ０ ，而类 似 于三角 形 的平 台
需要 考虑从 ０ 。～３ Ｏ ６ 。方 向的稳 性轴 。
究 自升式平 台 的稳性计 算方法 ，对提 升 设计能力 有着 重要 的意义 。
本文 主要 以大船集 团 自行 开发 设计 的 ３ Ｏｔ自升式 钻井平 台为 依托 ，基于 Ｎ Ａ 软件 为平 台 ，对 ０ｆ ＡＰ 白升 式钻井平 台的完整稳 性计 算 的方法 进行 研究 ，旨在理解 和 掌握 自升式平 台稳性 规范和 完整 稳性计 算 的方法 ，提 高海洋 工程产 品的设计 能力 。
（ ）风倾 力矩 计算 。常规 船只 用二维 的 Ｐ ＯＦＬ ２ Ｒ Ｉ Ｅ计算 即可 ，而 类似 于三 角形 的平 台需要考 虑三 维的受 风力矩 ，且风 速也有 规 定 。在 计算风 倾力 矩时 也需要 汁算 各个 方位角 下 的风 倾力矩 。一般地 ，
方位角 从 ０ 。到 ３ ０ ，间距 为 １ 。 。 ６。 ５
设 了钻杆堆 场 ，钻 台底 座安 装在悬 臂梁 上 ，悬 臂梁 仅能 实现纵 向移动 ，钻 台可 实现纵 向和横 向移动 ，
平 台在 同一 井位 可 以钻探 多 口井 。该平 台的总布 置示 意 图如 图 １ 所示 。
２ 平 台 的作 业 方 式
平台 的作业方 式主要 有 以下三种情 况 ： （）正常 作业状态 （ ｐ ｒｔ ｎ Ｃ ｎ ｉｏ ） １ Ｏ ｅａ ｏ ｏ ｄｔ ｎ ：指 的是平 台位 于井 位上 为 了进 行钻 井作业 ，且其 环境 ｉ ｉ 与作业 的联合 载荷 在为这种 作业所 确 定的适 合 的设计 限度之 内时所 处 的状 态 。
（ ）虽 然 自升 式平 台 的完整 稳性 只需要 计算 远洋 拖航 和 油 田拖 航 ，但是对 于每 种状 态都 需要考 ３ 虑涵 盖所有 吃水 范围 内的状态 ， 不能仅考 虑 一个吃 水 ， 最大 吃水 的确 定取 决 于平 台的结构 强度和 稳性 ，
还 需要满足 载重线 公约 的要求 。
１ 平 台总 体 简介
本平 台是一座 用 于海上石 油天 然气勘 探开 发作 业 的钢 质非 白航 自升式 钻井装 置 ， 适用于最 大作业 水深 ９ ． １ ｍ。平 台主船体 为三 角形结 构 ，设 有三个 三角 形桁 架式桩腿 ，艉 部两桩 腿位 于船体 中心线两 ４
侧 ，艏部桩 腿位 于船体 中心线 上 ，每 个桩腿 下端 带有 支撑 桩靴 。
状 态分 为远洋拖航 （ ｃ ａ ｏ Ｏ ｅｎＴ ｗ）和油 田拖 航（ｉｌ Ｍｏ ｅ两种 。 Ｆｅｄ ｖ）
表 ｌ 出了各种状 态下 的稳性计 算时 的风速要 求 ： 给
表 １ 各 种状 态下 的风速 要求
３ 完 整稳 性 衡准
：交 点
４ 完 整稳 性 计 算 的主 要特 点
自升式平 台 的完整稳性 主要计 算平 台在漂浮 状态下 的稳性 ，包 括远洋 拖航 和油 田拖 航两 种情况 。 由于平 台的 长宽 比接 近于 ｌ ，所 以平 台稳性 的计算和 常规 船舶稳 性 的计算有着 很大 的差别 ，主要表 现
（ ）平 台最 终计算 结果 需要 得到许 用重心 高度 （ Ｖ Ｇ） 曲线 。 ４ Ａ Ｃ （ ）如果实 际的装载 状 态 的实际重心 高度 （ 虑 自由液面 惯性矩 的修 正 ）低于许 用 的重心 高度 ， ５ 考
船体结 构分 为主 甲板 （ ） 上 、机械 甲板 （ ）和底 甲板 （ ）三 层 。纵横 舱壁将 船体 分为 若干个 中 下
舱室 ：三 角形船 体周边 舱室均 设为压 载舱 ；主发 电机 组 、主配 电间 、泥浆 泵 、泥浆 池等布 置在舱 内机 械 甲板 上 ；燃 油 、淡 水 、舱 底水 舱等 布置在底 舱 内。 主 甲板而 分为艏 部生活 区 、艉部 作业 区、中间堆 场 区三 部分 ；悬 臂梁坐 落 在主 甲板上 ，其上部 铺
ｌ２ ０
学 术 沦文
图 １ 总 布 置 示意 图
（）自存状态 （ ｕｖｖ ｌ ｏ ｄｔ ｎ ：指 的是平 台可能受 到为 该平 台设计 的最 恶 劣的环境 载荷 时所 ２ Ｓ ｒｉａ Ｃ ｎ ｉｏ ） ｉ
处 的状 态 。由于环境载 荷 的恶劣程 度 ，钻井 作业 假定 已中止 。 （）拖 航状态 （ ｒｎｉＣ ｎ ｉｏ ） ３ Ｔａ ｓ ｏ ｄｔ ｎ ：指 的是平 台从某一 地理位 置移 往另一 位置 时所处 的状态 。拖 航 ｔ ｉ
５卷 ｌ增刊 ２ 源自中 罔 造 船
Ｖｏ ． １ Ｓ ｅ ｉｌ １５ ｐ ｃ ａ ２ Ｄｅ ． Ｏ Ｏ ｃ ２ １
２ ｌ ｌ ２月 ０ ０ｉ ＝１
ＳＨＩ ＢＵＩ Ｐ ＬＤＩ ＮＧ ０ＦＣＨＩ ＮＡ
文 章 编 号 ： １０ —８２２ １）２ １ １ ６ ０ ０４ ８ （０ ０Ｓ —０ — ０