“船舶与海洋结构物先进设计方法”丛书序

前言

第1章 绪论 1

1.1 海洋油气资源开发现状 1

1.2 自升式海洋钻井平台简介 3

1.2.1 自升式海洋钻井平台分类 3

1.2.2 自升式海洋钻井平台发展现状及趋势 6

1.2.3 自升式海洋钻井平台承包商和设计商 8

1.3 方案设计在设计过程中的地位 8

1.4 相关领域国内外研究现状 9

1.4.1 方案设计的发展 9

1.4.2 方案设计理论现状 10

1.4.3 方案设计智能决策支持系统研究现状 12

1.4.4 自升式海洋钻井平台相关技术发展历史和研究现状 14

第2章 自升式海洋钻井平台方案设计系统分析方法 16

2.1 系统工程 16

2.1.1 系统工程解决问题的主要特点 17

2.1.2 系统工程理论与自升式海洋钻井平台方案设计 18

2.2 自升式海洋钻井平台方案设计系统分析和三维结构模型 20

2.2.1 自升式海洋钻井平台方案设计系统分析步骤 20

2.2.2 自升式海洋钻井平台方案设计系统三维结构模型 25

第3章 自升式海洋钻井平台主尺度要素预报模型 28

3.1 基于单变量的自升式海洋钻井平台主尺度要素统计回归模型 28

3.1.1 预测模型 28

3.1.2 基于单变量的自升式海洋钻井平台主尺度预报模型 29

3.1.3 数学模型的验证 32

3.1.4 数学模型与散货船数学模型的比较 32

3.2 基于BP 神经网络的自升式海洋钻井平台主尺度要素预报模型 35

3.2.1 人工神经网络在预测方面的应用 35

3.2.2 BP 神经网络简介 36

3.2.3 基于BP 神经网络的自升式海洋钻井平台主尺度预报模型 39

3.2.4 自升式海洋钻井平台的神经网络预测建模分析 43

第4章 自升式海洋钻井平台总体性能 44

4.1 自升式海洋钻井平台的重量与重心 44

4.1.1 浮态平衡方程 44

4.1.2 平台重量分类 45

4.1.3 空平台重量估算 46

4.1.4 可变载荷估算 49

4.1.5 自升式海洋钻井平台典型工况的重量组合 50

4.1.6 重力与浮力的平衡 51

4.1.7 重心估算 52

4.2 环境载荷分析 53

4.2.1 风载荷 54

4.2.2 波浪载荷 57

4.2.3 流载荷 59

4.2.4 冰载荷 60

4.2.5 地震载荷 61

4.3 完整稳性 62

4.4 破舱稳性 62

4.5 站立稳性 63

4.6 自升式海洋钻井平台拖航稳性三维计算方法 64

4.6.1 采用实体造型方法建立三维船体模型 65

4.6.2 通过三维模型计算平台的静水力特性 66

4.6.3 回复力臂计算原理 67

4.6.4 海洋平台静稳性曲面及其应用 69

4.6.5 工程实例 71

第5章 自升式海洋钻井平台方案评价技术 75

5.1 系统评价 75

5.1.1 评价的实施 76

5.1.2 评价指标体系 77

5.1.3 常用的综合评价方法 78

5.1.4 自升式海洋钻井平台设计方案评价的重要性和复杂性 78

5.2 自升式海洋钻井平台方案评价指标体系 79

5.3 自升式海洋钻井平台方案评价方法 82

5.3.1 层次分析法 82

5.3.2 改进的灰关联分析法 86

5.4 自升式海洋钻井平台方案评价技术应用实例 90

5.4.1 项目背景 90

5.4.2 可行设计方案简介 90

5.4.3 基于层次分析法的综合评价 97

5.4.4 基于改进的灰关联分析法的综合评价 99

5.4.5 计算结果分析 101

5.5 多功能自升式海洋钻井平台方案设计中的综合安全评估技术 101

5.5.1 综合安全评估概述 102

5.5.2 自升式海洋钻井平台安装简易平台 104

5.5.3 基于综合安全评估的自升式海洋钻井平台安装简易平台方案

可行性研究 109

第6章 绿色自升式海洋钻井平台方案设计技术 115

6.1 船舶EEDI 公式和参考线公式 115

6.1.1 船舶EEDI 发展过程 115

6.1.2 船舶EEDI 公式解读 117

6.1.3 船舶参考线公式 121

6.2 自升式海洋钻井平台EEDI 公式 123

6.2.1 公式的建立 123

6.2.2 计算实例分析 125

6.3 自升式海洋钻井平台参考线回归公式 126

6.3.1 基本信息 127

6.3.2 参考线回归模型的建立 128

6.3.3 参考线回归模型验证 132

6.4 自升式海洋钻井平台节能减排措施 135

6.4.1 钻井工艺节能 136

6.4.2 钻井装备节能 137

6.4.3 可再生清洁能源利用 143

x 自升式海洋钻井平台方案设计技术

6.5 自升式海洋钻井平台绿色度评价 149

6.5.1 绿色自升式海洋钻井平台的内涵 149

6.5.2 绿色自升式海洋钻井平台的评价指标体系 150

6.5.3 绿色自升式海洋钻井平台绿色度计算模型 154

6.5.4 应用实例 154

第7章 自升式海洋钻井平台方案设计智能决策支持系统 160

7.1 决策支持系统的基本原理 161

7.1.1 基本概念 161

7.1.2 决策支持系统 163

7.1.3 智能决策支持系统 163

7.2 自升式海洋钻井平台方案设计 164

7.2.1 方案设计的概念和产品设计过程 164

7.2.2 自升式海洋钻井平台方案设计阶段结构体系及设计流程 165

7.2.3 自升式海洋钻井平台方案设计的特征 166

7.2.4 自升式海洋钻井平台方案设计智能决策支持系统的问题求解 167

7.3 自升式海洋钻井平台方案设计智能决策支持系统理论框架模型 169

7.3.1 系统框架结构 169

7.3.2 系统中模块的结构功能分析 171

7.4 系统的开发方法和工具选择 173

7.4.1 开发方法 173

7.4.2 系统开发界面 174

7.4.3 系统应用前景展望 175

第8章 自升式海洋钻井平台先进性评价方法 178

8.1 船舶与海洋平台先进性评价方法研究现状 178

8.1.1 船舶先进性评价指标体系和计算方法研究现状 178

8.1.2 海洋平台先进性评价方法研究现状 180

8.2 自升式海洋钻井平台先进性评价方法研究 180

8.3 算例分析 182

第9章 自升式海洋钻井平台参数化方案设计及软件系统开发 184

9.1 参数化设计技术 184

9.2 参数化设计方法分类 185

9.2.1 程序参数化设计方法 185

9.2.2 基于构造历史的参数化设计方法 186

9.2.3 基于几何约束求解的参数化设计方法 187

9.2.4 混合式参数化设计方法 188

9.3 海洋平台设计中的特殊性 189

9.4 海洋平台主结构参数化建模 190

9.4.1 主结构草图 191

9.4.2 主结构参数化模型 200

9.5 参数化分舱及舱室数据结构定义 202

9.5.1 舱室的参数化模型 203

9.5.2 特殊舱室的定义 208

9.5.3 舱室模型的数据结构 209

9.5.4 舱容要素计算方法 210

9.6 三维参数化总布置设计 211

9.7 基于三维浮体模型的静水力特性及稳性计算 213

9.7.1 静水力曲线计算 215

9.7.2 稳性插值曲线计算 217

9.7.3 进水角曲线计算 224

9.7.4 浮体参数化模型 230

9.8 海洋平台自由浮态计算方法 231

9.8.1 目标函数 232

9.8.2 优化策略 233

9.8.3 算例分析 234

9.9 海洋平台完整稳性计算 237

9.9.1 假定风力矩方向角下静稳性校核 237

9.9.2 任意风力矩方向角静稳性 239

9.10 海洋平台破舱稳性计算关键问题 240

9.11 海洋平台的载况与工况 242

9.11.1 舱室状态与设备状态定义 242

9.11.2 载况与工况定义 242

9.12 海洋平台参数化总体设计模型 243

9.12.1 总体设计参数化模型 243

9.12.2 总体设计模型参数化驱动机制 245

9.12.3 总体设计软件核心数据结构 246

参考文献 2482100433B

《自升式海洋钻井平台方案设计技术》主要对自升式海洋钻井平台方案设计相关技术进行深入研究和广泛讨论，既有理论基础又结合工程实践。《自升式海洋钻井平台方案设计技术》内容如下：介绍相关概念和国内外相关技术的研究现状；介绍自升式海洋钻井平台方案设计系统分析方法；建立自升式海洋钻井平台主尺度要素预报模型；介绍自升式海洋钻井平台总体性能计算方法和方案评价技术、绿色自升式海洋钻井平台方案设计技术及自升式海洋钻井平台方案设计智能决策支持系统；介绍已建成并投入使用的自升式海洋钻井平台先进性评价方法；在前面研究的基础上介绍自升式海洋钻井平台参数化方案设计及软件系统开发。

本书概述了海洋自升式移动平台的类型和发展概况，对海洋环境载荷、漂浮稳性、站立稳定性、自升式升降系统等重要设计内容和平台的基本性能进行了深入研究和广泛讨论，并详尽阐述了海洋自升式移动平台的设计原理和设计方法。

本书既可作教学用书，也可作工程技术人员参考书。

《海洋自升式平台井控作业手册》在总结和引用浅水井控经验的基础上，系统介绍了在海洋油气开发中使用水面防喷器进行钻井、完井、井下作业施工的井控装备、井控工艺。全书共七章，主要内容包括浅海钻完井平台井控装备和工具、基本参数测试及计算、钻井井控工艺、井下作业井控工艺、井口控制程序、常规压井井控工艺等。《海洋自升式平台井控作业手册》可以作为从事海洋钻井、完井和井下作业的工作人员的参考书，也可供相关设计人员、科研人员参考。

自升式钻井平台包括很多通用的结构，最大的不同在于桩腿结构、升降系统、桩腿与船体之间的载荷传递系统。

自升式钻井平台沉垫式桩靴式

沉垫式将自升式钻井平台的所有桩腿固定在一个桩基系统上。沉垫式桩基结构主要有两大优势：第一，面积更大，因此所受轴向压力小于桩靴结构，这在土质不能承受较大轴向压力时显得尤为重要。第二，在漂浮拖航模式下，沉垫式桩基提供更大浮力，相应提高了钻井平台的载重能力。

沉垫式桩基结构的主要缺点是对于不平坦或具有较大斜面的海底并不适用。

带有独立桩靴的桩基结构的桩靴数量与桩腿数量相同。桩靴式桩基结构最大的优势在于能够适应不同的海底地形。除此之外，桩靴的压载并没有严格的顺序要求。

目前，主流自升式平台多采用桩靴式桩基系统，避免了在软土层地区作业时桩腿插入太长影响作业深度，同时也提高了插桩和拔桩作业时安全性，一般这种桩靴底部会做成突起的过渡形状，像一个小锥形的头部，方便入泥的功用，桩靴上一般自身带有冲桩系统。

自升式钻井平台圆柱式

所有的自升式钻井平台都具有桩腿结构。桩腿结构的作用是保证船体升离水面到一定高度而不必承受波浪载荷。桩腿结构主要有两种形式：圆柱式和桁架式。

圆柱式桩腿适用于作业水深小于300英尺，当水深大于300英尺时通常使用桁架式桩腿结构。

圆柱式桩腿结构最大的优势在于体积较小，占用较少的甲板面积，因而建造工艺比较简单。桁架式桩腿结构由弦管及撑管构成。