摘要：目前，國外有許多深水作業(yè)平臺采用錨固定位。我國海洋油氣資源開發(fā)尚處于早期和中期，但我國深海油氣藏開發(fā)尚處于初級階段。研究和掌握深水錨固系統(tǒng)對我國海洋工程裝備的發(fā)展具有重要意義。

　　一、深海半潛式平臺錨泊形式

　　目前，國際深海半潛平臺普遍采用緊湊型錨泊系統(tǒng)。深水半潛式鉆井平臺的錨固定位系統(tǒng)更為復(fù)雜，在海上設(shè)計和安裝更為困難。拋錨平臺定位系統(tǒng)的設(shè)計標準一般有以下兩種：所有錨索都完好無損；錨索斷裂后平臺處于新的平衡狀態(tài)。對由于采用永久錨泊系統(tǒng)的生產(chǎn)平臺在臺風等惡劣天氣來臨前不能移動，對于在深海作業(yè)的半潛式平臺，傳統(tǒng)的懸掛鏈式錨固系統(tǒng)不能完全適用。深海半潛式錨固系統(tǒng)一般由四部分組成：平臺末端的鏈條、立柱外側(cè)的錨鏈導(dǎo)向輪裝置、錨索和海底錨固設(shè)備（錨頭）。對于深海半潛式平臺，早期淺水作業(yè)的生產(chǎn)平臺可采用鏈式錨固系統(tǒng)。而深海半潛生產(chǎn)平臺的海上安裝，一般是在特種作業(yè)船上進行，完成大部分錨索和錨固，然后在多用途作業(yè)船上完成平臺與預(yù)裝錨索和錨固的對接，最后調(diào)整鉆井平臺錨索張力進行定位。這種定位方式無法迅速將平臺恢復(fù)到可移動狀態(tài)，因此在永久錨泊系統(tǒng)中，一般不需要考慮位置裝置移動的可能性。

　　二、深海半潛式平臺錨泊定位系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

　　1.設(shè)計標準。半潛式鉆井平臺，遠離其他海上設(shè)施，一般需要進行全狀態(tài)計算。為了評估環(huán)境參數(shù)（波與低頻運動相結(jié)合）的風險程度，進行了參數(shù)研究。因此，采用上述方法可計算平臺的最大位移偏差是否在操船手冊允許范圍內(nèi)。另一種選擇是利用平臺移動的時間框架對風暴條件下的模型進行建模或定義。超出上述定義的機動能力，可通過概率方法對不同類型的船舶、水深、環(huán)境條件和錨地類型進行評估。鉆井條件下的平均偏差必須控制，因為這直接關(guān)系到鉆桿接頭的平均球形角。一般來說，下限適用于深水工程，而上限則適用于淺水工程。允許的平均偏差必須通過隔水管位移偏差角度分析來確定，隔水管位移偏差是由作業(yè)水深、環(huán)境條件和隔水系統(tǒng)性能等諸多因素決定的。模擬或模擬的時間必須足夠長，才能獲得風暴期間應(yīng)對措施的最可靠預(yù)測。對于特別指定的風暴周期，應(yīng)多次模擬并使用相關(guān)的統(tǒng)計技術(shù)，編制最大響應(yīng)預(yù)測。最大允許偏差通常在8%到12%的深度。平臺相對于海底油井位置的位移應(yīng)加以控制，以避免鉆桿損壞；為了使鉆探繼續(xù)進行，允許的平均偏差通常在工作面深度的2%到4%之間。鉆井時，平臺在最大風暴荷載條件下，應(yīng)控制其最大偏差，防止隔水管系統(tǒng)上部饒性接頭斷裂。只有在滿足了所有條件的情況下，才需要分析鉆井作業(yè)中平臺的偏差。當隔水管與海底分開時，運動范圍的大小不受限制。最大允許偏差應(yīng)通過鉆桿分析確定。最大允許偏差還取決于操作深度、環(huán)境條件和隔水管防噴器系統(tǒng)性能等因素。

　　2.設(shè)計工況。在設(shè)計移動式鉆井平臺停工系統(tǒng)時，必須根據(jù)最大設(shè)計模式、最大工作模式和最大連接模式三個環(huán)境條件進行檢查。最大連接方式是指在保持水下鉆井隔水管連接時的最大環(huán)境條件，在與平臺連接時，偏差不應(yīng)超過水深的10%。最大工作狀態(tài)是風、浪和水流的結(jié)合，保證鉆井作業(yè)的進行，保證鉆井正常，平臺偏差應(yīng)在水深的3%左右，但不超過5%。以便在必要時能夠使平臺發(fā)生重大位移，這些數(shù)值應(yīng)向平臺負責人報告，為使放棄船位的計劃能夠及時實施。最大連接模式應(yīng)低于最大設(shè)計模式，但高于最大工作模式。應(yīng)了解正常作業(yè)的條件，以便及時執(zhí)行停工計劃。最大設(shè)計條件是錨固系統(tǒng)最不利的條件，可以認為鉆機已經(jīng)與海底設(shè)備分離，鉆桿已經(jīng)修復(fù)，鉆井平臺負責人必須了解連接工作環(huán)境的條件，以便為切斷或回收隔水管做好準備。

　　3.環(huán)境負荷計算。對于半潛式平臺，風主要影響高水位結(jié)構(gòu)部位，如立柱、立柱以上甲板設(shè)備、平臺艙室設(shè)備、甲板艙和井架等。在某些情況下，甚至比粘性阻尼更大，忽略它們會導(dǎo)致對低頻運動的估計過高。因此，風是半潛式平臺設(shè)計的重要內(nèi)容風以一定的速度作用于結(jié)構(gòu)被阻擋時。設(shè)計中使用的風必須來自收集到的風數(shù)據(jù)，并且必須與其他相關(guān)的環(huán)境參數(shù)相匹配。風可以被認為是穩(wěn)定的，也可以被認為是穩(wěn)定的部分和分成隨時間變化的組合。同時，它們也受到系統(tǒng)阻尼的很大影響，因此在計算低頻運動時正確估計阻尼是很重要的。低頻運動預(yù)測方法仍在發(fā)展中.估計存在相當大的不確定性，特別是在阻尼方面。每月或每季出現(xiàn)在不同流量深度和不同方向的頻率對工作計劃非常有用。風力可以通過風洞或盆地模型中的試驗來確定，由于對自振頻率的共振響應(yīng)，錨固平臺處于低頻運動頻率的窄帶內(nèi)。運動的反應(yīng)在很大程度上是由錨固系統(tǒng)的剛度決定的。通過流速分布線描述了這些流的矢量和總流量，并指出了垂直流的速度和方向。最近的研究表明，波浪漂移阻尼和錨固系統(tǒng)關(guān)系可能相當大。與產(chǎn)生極限波的海況有關(guān)的總流速分布線應(yīng)在錨地工程中注明。在選擇合適的速度分布線時，應(yīng)謹慎行事。在某些地區(qū)，流動力可能是荷載設(shè)計中的決定性因素。波浪漂移阻尼和錨固系統(tǒng)阻尼比較復(fù)雜，常因認識不足而被忽略。

　　三、展望

　　采用水面深度動態(tài)定位系統(tǒng).該定位系統(tǒng)旨在滿足平臺在各種水深作業(yè)中的需求，于是采用了由錨鏈和繩索組成的組合錨索，目標平臺在深度不超過150米的錨地上，比完整的動態(tài)形狀定位更經(jīng)濟。半潛式平臺由于工作深度小，一般都是全錨鏈或纜索錨固系統(tǒng)。隨著工作深度的加深，找不到完全錨鏈或繩索的形式來滿足作戰(zhàn)需要。通過對深海半潛鉆井平臺錨固定位系統(tǒng)的研究，基本掌握了深海半潛平臺錨固定位系統(tǒng)的設(shè)計要求和分析方法，對與國際先進水平的差距有了更清晰的認識。人們認識到在定位系統(tǒng)方面還有許多需要研究的地方，如合成錨索的應(yīng)用、國際上最先進的模型試驗等。在今后的工作中，需要進一步研究、充分理解和掌握先進的設(shè)計分析方法，為未來半潛式平臺的開發(fā)做好準備。

　　結(jié)論：

　　通過優(yōu)化錨固分析的開發(fā)加載，在不改變系統(tǒng)配置的情況下，與傳統(tǒng)的經(jīng)驗可重用錨固定位系統(tǒng)配置確定方法不同。符合規(guī)范要求的優(yōu)化設(shè)計方法，通過調(diào)整配置，提高了錨固定位系統(tǒng)的性能。

　　參考文獻：

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　　[2]任艷蓉，海洋工程波浪力學(xué)，天津大學(xué)出版社，2020

　　[3]馬德，大型半潛式鉆井平臺安全關(guān)鍵技術(shù)研究，中國造船，2019

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