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随着我国第一座3000米超深水半潜式钻井平台的建成与投入使用,标志着我国海洋石油工业的深水战略迈出了实质性的步伐。其意义不仅是带来巨大的经济价值,也为我国的半潜式平台的研究和设计提供了较大的参考和借鉴意义。由于半潜式平台具有良好的水动力性能、对水深适应性强、结构相对简单以及造价相对较低等优点,世界各国都在不断对半潜平台的结构性能、强度和造价进行优化。深水半潜式钻井平台有许多关键性能是必须在设计阶段认真考虑并加以把握的。这些性能指标在设计阶段确定后,在后续的设计建造过程中,仅能小范围地调整设计指标,要进行较大幅度修改是十分困难且耗费财力的。因此,平台结构设计时把握住关键性能,对提高设计效率,节约设计成本,都是十分重要的。半潜式平台的结构设计研究主要有水动力研究、静水力研究、定位性能研究、工程应用以及成本分析等方面。本文从以下几个方面开展研究工作: 1)分析半潜式平台的演变历程,总结其发展过程中产生的变化有哪些,并分析这些改变产生的原因,为把握未来新型平台的发展趋势提供参考。 2)阐述相关研究的方法和基本理论,包括三维势流理论、莫尼森方程水动力分析理论以及极限强度分析方法等。 3)通过前面的分析总结,本文以981平台为模型主体,分别选取了981、GM4000D和GVA7500三种撑管型式进行建模,考虑到未来半潜平台向无撑管发展的可能,本文又添加了无撑管的平台型式进行比较研究。通过SESAM的pre模块建模完成后,导入WADAM模块进行载荷预报和水动力分析,从中得出各种平台工作的危险浪向和频率,及撑管型式对平台作用的大小。 4)总结平台强度计算的基本思路,基于随机性设计波原理,确定四种平台各自的设计波参数。依据ABS规范对四种平台的关键部位进行屈服强度校核,比较四种平台关键部位的应力情况。 5)根据ABSMODU相关规定,比较第一种平台和第二种平台在部分撑管损坏时的冗余强度。 6)用非线性有限元法,基于ABAQUS软件的准静态分析计算四种平台在中垂弯矩和纵向剪切两种工况下的极限强度,以及前三种半潜平台在撑管破损情况下的剩余极限强度。