深水半潛式平臺(tái)
關(guān)注創(chuàng)建者：姜講蔣醬 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-01
深水半潛式平臺(tái)的實(shí)例教程
摘要: 針對(duì)一個(gè)具有非對(duì)稱下浮體結(jié)構(gòu)的新型半潛式起重平臺(tái)，基于三維勢(shì)流理論，采用水動(dòng)力計(jì)算軟件Aqwa，根據(jù)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該平臺(tái)的懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)進(jìn)行布置并進(jìn)行3h時(shí)域系泊模擬。考慮3種不同的風(fēng)浪流海況，研究此平臺(tái)的系泊系統(tǒng)特性。研究發(fā)現(xiàn)8根系泊纜方案較12根系泊纜方案更為經(jīng)濟(jì)且能滿足性能要求，最后針對(duì)8根系泊纜方案選取了5種懸鏈松弛度，對(duì)比找出最佳松弛度，發(fā)現(xiàn)最佳松弛度為7.5。
關(guān)鍵詞：非對(duì)稱半潛式起重平臺(tái)；勢(shì)流理論；系泊系統(tǒng)；懸鏈松弛度
0 引言
半潛式平臺(tái)擁有優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)性能，在海上石油勘探、開(kāi)采方面得到了廣泛的應(yīng)用[1–2]，半潛式起重支持平臺(tái)在海上石油開(kāi)發(fā)過(guò)程中有著不可替代的作用[3]。
本文研究的新型半潛式起重平臺(tái)（非對(duì)稱）（見(jiàn)圖1），與傳統(tǒng)的半潛平臺(tái)結(jié)構(gòu)上有很大區(qū)別。結(jié)構(gòu)關(guān)于中縱剖面非對(duì)稱，2臺(tái)起重機(jī)同時(shí)安裝在大浮筒一側(cè)，雙機(jī)同時(shí)作業(yè)時(shí)能有效靈活地調(diào)節(jié)起重平臺(tái)與被安裝平臺(tái)的距離，顯著提升作業(yè)效率。箱型上層單元主要是居住單元，艙室可容納750人[4]。平臺(tái)總排水量58206t，主浮筒長(zhǎng)為137.75m，寬19.5m，高12m；副浮筒長(zhǎng)為122m，寬13.5m，高12m。與之相對(duì)應(yīng)的，主支柱長(zhǎng)為22.5m，寬19.5m，高18m；支腿支柱長(zhǎng)為16.5m，寬13.5m，高18m。箱型上層船體總長(zhǎng)為81m，寬81m，高12.8m。平臺(tái)的具體主尺度參數(shù)如表1所示。
半潛式平臺(tái)系泊系統(tǒng)特性研究對(duì)于平臺(tái)及系泊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化具有重要意義。因?yàn)闀r(shí)域迭代的方法計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，為了做到平衡精度和效率，文獻(xiàn)[5–8]提出了一些有效的完全耦合計(jì)算方法。
展開(kāi) 挪威船東John Fredriksen旗下鉆井公司Northern Drilling決定提前接收一座現(xiàn)代重工建造的半潛式鉆井平臺(tái)“West Mira”號(hào)，從而滿足租船合同要求。
去年6月，Northern Drilling與Wintershall簽署了“West Mira”號(hào)的租船合同，用于在Wintershall的Nova油田進(jìn)行6口油井的鉆井工作，合同將從2020年3月開(kāi)始。然而，近期，Northern Drilling宣布，Wintershall確認(rèn)執(zhí)行備選租約，從而將租船合同的開(kāi)始實(shí)際提前到2019年第四季度。
如果Wintershall選擇執(zhí)行租船合同中所有的前期備選租約，租船合同的實(shí)際開(kāi)始時(shí)間將會(huì)提前至2019年第三季度。
受此影響，Northern Drilling將提前從現(xiàn)代重工接收“West Mira”號(hào)，目前這座半潛式鉆井平臺(tái)的交付時(shí)間已經(jīng)調(diào)整至2018年12月初。
Northern Drilling介紹稱，“WestMira”號(hào)將成為世界上第一座配備低排放混合動(dòng)力裝置的現(xiàn)代化鉆井平臺(tái)。將電池集成在鉆井平臺(tái)上的供電和配電系統(tǒng)中，預(yù)計(jì)能夠顯著降低燃料消耗、二氧化碳和硫氧化物排放。
Northern Drilling在2017年以3.65億美元的價(jià)格收購(gòu)新建半潛式鉆井平臺(tái)“West Mira”號(hào)。這座半潛式鉆井平臺(tái)原本由Seadrill在現(xiàn)代三湖重工下單訂造，之后遭到撤單，最初造價(jià)約為5.68億美元。
展開(kāi) 世界的深水區(qū)域可以鉆探出豐富的石油資源，但在這千米深的海底進(jìn)行勘探也需要付出高昂的成本。當(dāng)油價(jià)低于30美元一桶時(shí)，深海鉆探的投資項(xiàng)目紛紛被叫停。低油價(jià)下，退出深海勘探是一個(gè)戰(zhàn)略性決策。因?yàn)椋凹词褂蛢r(jià)反彈，深海鉆探可能還需要兩年左右的時(shí)間才能恢復(fù)正常”。
資料顯示，鉆探一口深海油井的成本動(dòng)輒在1億美元以上，是陸地同等產(chǎn)能油井成本的3~15倍，一座深水石油平臺(tái)的造價(jià)就高達(dá)10億美元以上。以中海油的“981號(hào)”鉆井平臺(tái)為例，總投資達(dá)到60億元，每天的損耗在100萬(wàn)美元左右。
“十一五”以來(lái)，中國(guó)石油產(chǎn)量的增量中超過(guò)60%來(lái)自海洋。我國(guó)南海油氣資源豐富，但70%蘊(yùn)藏于深海，受制于環(huán)境、氣候等因素，深海勘探難度大，對(duì)鉆井裝備要求也很高。分析報(bào)告指出，目前海工制造國(guó)產(chǎn)化率僅10%~20%，雖然核心設(shè)備壁壘極高，但部分配件的國(guó)產(chǎn)化已悄然開(kāi)始。
繼“981號(hào)”鉆井平臺(tái)之后，近期，“南海九號(hào)”承鉆的首口千米水深井也在南海完鉆，作業(yè)水深975米，完鉆深度3930米。目前，中海油服管理和運(yùn)營(yíng)著43座鉆井平臺(tái)，其中6座是深水半潛式鉆井平臺(tái)。
不過(guò)，中國(guó)船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)郭大成在接受媒體采訪時(shí)指出，我國(guó)的深海鉆井裝備目前還非常缺乏，這也是下一步海洋工程發(fā)展的重點(diǎn)。現(xiàn)在海工裝備面臨的過(guò)剩是結(jié)構(gòu)性的，比如淺海的鉆井裝備，但深海的開(kāi)發(fā)仍然不足。此外，我們?cè)谏詈ｃ@井裝備的核心技術(shù)方面沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。
郭大成認(rèn)為，油價(jià)下跌，肯定會(huì)影響海洋油氣開(kāi)采企業(yè)的投資，從而給裝備生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)影響，但深海勘探不會(huì)停止，受影響較大的是淺海裝備企業(yè)，如果它們不跟上深海的發(fā)展，可能會(huì)面臨淘汰。
油價(jià)上漲的受益行業(yè)數(shù)量將會(huì)明顯大于油價(jià)下跌的受益行業(yè)，且盈利彈性也會(huì)更大！
展開(kāi) 中船集團(tuán)不僅帶來(lái)了新型驅(qū)逐艦、綜合登陸艦、“海洋石油981”深水半潛式鉆井平臺(tái)、22000箱超大型集裝箱船的實(shí)物模型，中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院還帶來(lái)了其在維修保障、智能安防、人機(jī)交互等領(lǐng)域最新研發(fā)的交互式電子手冊(cè)、目標(biāo)識(shí)別預(yù)警系統(tǒng)、高保真降噪耳麥等軍民融合產(chǎn)品，受到了廣泛關(guān)注。在開(kāi)幕式上，中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院還與青島市古鎮(zhèn)口軍民融合創(chuàng)新區(qū)就軍民融合項(xiàng)目簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。中船重工不僅帶來(lái)了“深藍(lán)一號(hào)”大型智能網(wǎng)箱、“海洋漁場(chǎng)一號(hào)”半潛式智能海洋漁場(chǎng)等最新的海洋漁業(yè)裝備的實(shí)物模型，還帶來(lái)了多功能水下作業(yè)機(jī)器人、布纜船、醫(yī)院船、汽車運(yùn)輸船等艦船裝備產(chǎn)品。
據(jù)了解，本屆展會(huì)按照“需求牽引、軍地協(xié)同、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、全域推進(jìn)，突出產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和海洋特色”的思路，共設(shè)置西海岸新區(qū)軍民融合成果展、軍工企業(yè)成果展、綜合科技成果展三大室內(nèi)展區(qū)和一個(gè)室外展區(qū)。展會(huì)以實(shí)物展為主，采取線上與線下、虛擬與現(xiàn)實(shí)、互動(dòng)體驗(yàn)、模擬演示與展示相結(jié)合的方式，系統(tǒng)展示軍民融合深度發(fā)展的階段性成果，重點(diǎn)展示船舶海工、航空航天、電子信息、軌道交通、新能源、新材料等領(lǐng)域前瞻性、顛覆性、創(chuàng)新性技術(shù)與成果。
照片由劉志良提供
展開(kāi) 今年年初，我國(guó)多部委印發(fā)的《海洋工程裝備制造業(yè)持續(xù)健康發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2017～2020年）》提出，必須大幅提高研發(fā)設(shè)計(jì)水平，增強(qiáng)關(guān)鍵系統(tǒng)和設(shè)備研制能力，突破深水和超深水大型FPSO、深水半潛式生產(chǎn)平臺(tái)及上部模塊等設(shè)計(jì)建造核心關(guān)鍵技術(shù)，形成前端工程設(shè)計(jì)和總裝總成能力，突破技術(shù)瓶頸。
“近期，我國(guó)企業(yè)承接了一定數(shù)量的浮式生產(chǎn)平臺(tái)訂單，但是多為殼體分包建造，而非韓國(guó)企業(yè)承攬的總包項(xiàng)目。”劉二森指出，夯實(shí)設(shè)計(jì)能力、提升總包能力是我國(guó)海工裝備制造業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的關(guān)鍵之一，可以通過(guò)國(guó)際合作快速提升設(shè)計(jì)總包能力。同時(shí)，還要提高設(shè)計(jì)建造效率，優(yōu)化管理模式，注重質(zhì)量管控，做好成本控制和風(fēng)險(xiǎn)防控，以低成本、高效率、短周期和高質(zhì)量應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
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摘要: 針對(duì)一個(gè)具有非對(duì)稱下浮體結(jié)構(gòu)的新型半潛式起重平臺(tái)，基于三維勢(shì)流理論，采用水動(dòng)力計(jì)算軟件Aqwa，根據(jù)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該平臺(tái)的懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)進(jìn)行布置并進(jìn)行3h時(shí)域系泊模擬。考慮3種不同的風(fēng)浪流海況，研究此平臺(tái)的系泊系統(tǒng)特性。研究發(fā)現(xiàn)8根系泊纜方案較12根系泊纜方案更為經(jīng)濟(jì)且能滿足性能要求，最后針對(duì)8根系泊纜方案選取了5種懸鏈松弛度，對(duì)比找出最佳松弛度，發(fā)現(xiàn)最佳松弛度為7.5。
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2012年，我國(guó)第六代深水半潛式鉆井平臺(tái)投入使用[1]，其最大作業(yè)水深達(dá)到2451m。2011年，日本開(kāi)發(fā)制造了“Wind Lens”平臺(tái)[2]，整個(gè)平臺(tái)安裝了2臺(tái)風(fēng)力機(jī)波浪能裝置和太陽(yáng)能。2018年，世界第一座半潛式智能裝備海洋漁場(chǎng)“海洋漁場(chǎng)1號(hào)”于挪威海弗魯灣海域中投放[3]，整個(gè)裝置具備挪威先進(jìn)的智能養(yǎng)殖技術(shù)同時(shí)結(jié)合了中國(guó)成熟的海洋平臺(tái)建造技術(shù)，總高69m，直徑110m，可抗12級(jí)臺(tái)風(fēng)。
2012年，我國(guó)第六代深水半潛式鉆井平臺(tái)投入使用[1]，其最大作業(yè)水深達(dá)到2451m。2011年，日本開(kāi)發(fā)制造了“Wind Lens”平臺(tái)[2]，整個(gè)平臺(tái)安裝了2臺(tái)風(fēng)力機(jī)波浪能裝置和太陽(yáng)能。2018年，世界第一座半潛式智能裝備海洋漁場(chǎng)“海洋漁場(chǎng)1號(hào)”于挪威海弗魯灣海域中投放[3]，整個(gè)裝置具備挪威先進(jìn)的智能養(yǎng)殖技術(shù)同時(shí)結(jié)合了中國(guó)成熟的海洋平臺(tái)建造技術(shù)，總高69m，直徑110m，可抗12級(jí)臺(tái)風(fēng)。
2017年2月13日，全球最先進(jìn)超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺(tái)“藍(lán)鯨1號(hào)”在煙臺(tái)命名交付，其整體用鋼約40000多噸，其中10%為超強(qiáng)超厚鋼。“藍(lán)鯨1號(hào)”是我國(guó)船廠在海洋工程超深水領(lǐng)域的首個(gè)“交鑰匙”工程，具有里程碑意義。
鋼鐵作為海洋工程裝備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于鉆井平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)以及海底管道等。
2017年2月13日，全球最先進(jìn)超深水雙鉆塔半潛式鉆井平臺(tái)“藍(lán)鯨1號(hào)”在煙臺(tái)命名交付，其整體用鋼約40000多噸，其中10%為超強(qiáng)超厚鋼。“藍(lán)鯨1號(hào)”是我國(guó)船廠在海洋工程超深水領(lǐng)域的首個(gè)“交鑰匙”工程，具有里程碑意義。
鋼鐵作為海洋工程裝備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于鉆井平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)以及海底管道等。
由于巴西海洋石油勘探開(kāi)發(fā)主要集中在深水，適用于深水至超深水的半潛式鉆井平臺(tái)成為該海域主要的鉆井模式，其次為適用于超深水的鉆井船；而對(duì)于委內(nèi)瑞拉馬拉開(kāi)波湖區(qū)，適用于其水深范圍的鉆井駁成為最為主要的鉆井模式；自升式鉆井平臺(tái)在淺水區(qū)域也有所應(yīng)用；鉆井輔助船數(shù)量很少，不作為此海域的主選鉆井模式。
截至目前，我國(guó)向全球客戶交付了11座深水半潛式鉆井平臺(tái)，中集來(lái)福士交付了9座，占中國(guó)80%以上份額。
強(qiáng)化研發(fā)能力搶占核心技術(shù)制高點(diǎn)
“盡管我國(guó)海洋工程裝備制造業(yè)發(fā)展取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但是與世界先進(jìn)水平相比，屬于'大'而不'強(qiáng)'，制約產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的深層次問(wèn)題依舊十分突出。”
挪威船東John Fredriksen旗下鉆井公司Northern Drilling決定提前接收一座現(xiàn)代重工建造的半潛式鉆井平臺(tái)“West Mira”號(hào)，從而滿足租船合同要求。
去年6月，Northern Drilling與Wintershall簽署了“West Mira”號(hào)的租船合同，用于在Wintershall的Nova油田進(jìn)行6口油井的鉆井工作，合同將從2020年3
“海洋石油981”深水鉆井平臺(tái)
“海洋石油981”深水鉆井平臺(tái)，屬于第六代深水半潛式鉆井平臺(tái)，適用于深水油田的勘探鉆井、生產(chǎn)鉆井、完井和修井作業(yè)，設(shè)計(jì)壽命為30年。它是我國(guó)實(shí)施南海深水海洋石油開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，在“十二五”實(shí)現(xiàn)第二個(gè)“海上大慶”的重點(diǎn)配套項(xiàng)目之一，其設(shè)計(jì)建造關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)被列入“十一五”期間國(guó)家重點(diǎn)“863”項(xiàng)目和國(guó)家重大科技專項(xiàng)，為高科技發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目，并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
中船集團(tuán)不僅帶來(lái)了新型驅(qū)逐艦、綜合登陸艦、“海洋石油981”深水半潛式鉆井平臺(tái)、22000箱超大型集裝箱船的實(shí)物模型，中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院還帶來(lái)了其在維修保障、智能安防、人機(jī)交互等領(lǐng)域最新研發(fā)的交互式電子手冊(cè)、目標(biāo)識(shí)別預(yù)警系統(tǒng)、高保真降噪耳麥等軍民融合產(chǎn)品，受到了廣泛關(guān)注。在開(kāi)幕式上，中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院還與青島市古鎮(zhèn)口軍民融合創(chuàng)新區(qū)就軍民融合項(xiàng)目簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。
