PRO/E的自升式钻井平台悬臂梁设计与有限元分析(3)

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1.2.2 论文选题的意义

意义在于钻台和悬臂梁结构是自升式钻井平台最为关键的一部分，他的设计直接影响整个平台的性能好坏，一方面，我们可以更透彻的了解悬臂梁的结构，寻找新的突破，另一方面，我们自己可以更加准确的去研究悬臂梁的结构组成，巩固我们所学的知识，从实际方面的设计入手，印证我们的理论知识，使得我们对悬臂梁有更深层次的研究。

1.3 自升式钻井平台的研究现状及存在问题

1.3.1 研究现状

自升式钻井平台的发展是有目共睹的，其发展的势头只能用迅猛来表示。目前世界上已经形成比较有代表性的钻井平台有美国Friede & Goldman 公司设计JU-2000增强型、美国Gusto MSC公司设计的MSCCJ50型，以及新加坡吉宝远东公司设计的KFELS Mod V A 型和KFELS Mod VIG 型。特别需要说明的是Gusto MSC公司设计的MSC CJ70-150-MC型自升式钻井平台采用了XY型悬臂梁结构形式。常规悬臂梁的纵向移动是相对于平台船体的纵向伸缩，横向移动只是井口在悬臂梁上作相对于平台中心的左右移动；而XY 悬臂梁能实现纵横双向自由移动。如下图2-1。

XY型与常规悬臂梁移动方式比较

图 2-1 XY型与常规悬臂梁移动方式比较

这类悬臂梁技术先进，但也有不小的缺点，这种XY型悬臂梁的设计形式是有专利的，其造价的成本之高，技术要求之苛刻也是可想而知的。但是这种形式的悬臂梁的确是

整个设计历史上的巨大突破。不得不说的是，美国 Friede & Goldman 公司的JU-2000 增强型悬臂梁的设计虽然是采用的常规悬臂梁结构，不过他的工作能力也是不容忽视的，它的可操作性十分的棒，在我们实际运用上的可行性也是十分的强。我国在自升式钻井平台上的研究也是付出了许多，终于中海油在大连船舶重工建造了我国第一艘适应水深122 m的自升式悬臂梁钻井平台——“海洋石油941”号，这预示着我国的海洋开采技术进入了崭新的时代。

自升式钻井平台结构方便了我们的海洋资源的开采，但是不得不说它在工作的时候所面临的考验是何等的剧烈，各种附加载荷的作用为悬臂梁的工作寿命蒙上了巨大的阴影。为了使昂贵的钻井平台能长期安全地运营，世界各国的研究专家也是不断地绞尽脑汁的想着办法，期望在这个领域得到重大的突破。自升式钻井平台在工作的时候回受到各种载荷的作用，比如风、浪、流等等一系列的载荷，在长期的工作下，平台想要不损害不易于痴人说梦。研究人员也在不断地研究和摸索中找到了不少方法进行改进，在此基础上发展了许多理论。现今专家们采用Stokes发展的有限波幅理论。现在一般称之为STOKES波理论。关于STOKES波，经过不断的研究发展已经形成了相当完整的体系。简而言之的说明下STOKES波理论是采用相似逼近的办法来测出想要得到的波的波形及其相关的数据，对于各种波形都有全面的研究。Dario Boote等分析了海洋平台结构在非线性时域内的响应，并利用ANSYS非线性有限元模型计算了平台整体结构的极限强度和剩余强度。这在波浪响应的研究中比较有代表性。在平台结构的应力计算方面，有限元分析方法日趋成熟。有限元分析可以直观的表示出悬臂梁面对各种载荷集中时所发生的或者是将发生的结构的变化，比如断裂。断裂是最常见的载荷集中时梁的变形。

对于平台来说，这一系列的研究只是为了平台能够更可靠长期的进行工作，来免除我们投入的大量的资源及金钱。综合来讲，我们的研究最终的目的是使得钻井平台在海洋上工作时的可靠性得到保障，能更稳定安全的进行作业。随着我们认识的不断深入，研究的深层次进行，当然还有就是我们的科学技术不断地进步，可靠性理论在我们的研究和发展中起到越来越大的作用。我国的朱启宪从实用的观点叙述了有关钻井平台可靠性设计的主要问题和采用可靠性安全系数法的主要步骤。对于自升式钻井平台的研究还在不断地探索中，相信会越走越远的。