超深水半潜式钻井平台设计技术创新与应用

谢 彬，李 阳，张 威，谢文会，王俊荣

(中海油研究总院，北京 100028)

超深水半潜式钻井平台设计技术创新与应用

谢 彬，李 阳，张 威，谢文会，王俊荣

(中海油研究总院，北京 100028)

中国南海环境条件恶劣，夏季强台风频发，冬季突发性风暴不断，内波时隐时现，对深远海作业的半潜式钻井平台的安全性、总体性能、作业效率等方面均提出了非常高的要求，南海超深水半潜式钻井平台的设计面临多项世界级的技术挑战。结合南海超深水半潜式钻井平台的研发过程，重点叙述在南海内波流载荷、甲板可变载荷、慢漂运动预测、简化疲劳分析等方面取得的创新性成果，并对南海超深水半潜式钻井平台的总体方案加以介绍。通过多项重大技术创新攻关，最终研发出世界首次针对南海特殊环境条件、具有自主知识产权的超深水半潜式钻井平台新船型。平台作业水深3 000 m、钻井深度10 000 m、可变载荷9 000 t，稳性和结构强度满足南海200年一遇环境条件要求。与世界先进的同类平台相比，其运动性能和作业性能优良，平均钻井作业时效较国际同类平台提高10%，综合技术指标世界领先。

超深水半潜式钻井平台；内波流；慢漂；简化疲劳；总体方案

0 引 言

我国油气供需矛盾日益突出，2014年我国原油对外依存度已逼近60%。近十年，全球重大油气田的发现主要来自深水。我国南海蕴藏着丰富的油气资源，资源量高达230～300亿吨，是我国油气供给重要的战略接替区。

开发中国南海超深水海域石油资源，需要可移动式钻井装置。目前世界上使用的可移动式钻井装置主要包括自升式钻井平台、钻井船和半潜式钻井平台。其中自升式钻井平台由于受作业水深的限制，不能进行海洋深水油气田的勘探开发作业；而与钻井船相比，半潜式钻井平台凭借作业效率高、环境适应性强、适应水深范围广等优点成为国外深水油气勘探开发的最主要装备。

中国南海环境条件恶劣，强台风频发、季风不断，号称“水下魔鬼”的内波时隐时现，对平台的安全性、总体性能、作业效率等方面均提出了更高的要求，南海超深水半潜式钻井平台的设计面临多项世界级的技术挑战[1-2]。

1 南海内波流载荷计算方法

中国南海夏季台风频发，冬季季风不断，海面以下时常还存在强内波流，因此它属于世界上环境条件极为复杂恶劣的海域之一。内波是发生在密度稳定层化的海水内部的一种波动，波高从几十米甚至达到上百米，产生的剪切流流速可高达2.0 m/s，破坏力大，突发性强，对浮式海洋平台的影响极大[3]。复杂的地形和潮流分布导致南海海域内波频发。此前，国内外既没有针对南海内波发生、演化、传播的机理性研究，也没有针对南海内波流等特有灾害环境条件进行设计的超深水半潜式钻井平台，因此有必要建立南海内波演化模型，研究内波流荷载计算方法，确立内波流载荷与其他环境荷载的组合方法。

1.1 南海内波演化模型的建立

考虑两层不可混溶流体在两水平固壁间不可压缩的无旋无黏流动，其位形如图1所示，它处于静力学稳定状态，即σ=ρ1/ρlt;1，ρ1和ρ分别为上层和下层流体的密度，并假设无穷远处流体是静止的，且仅考虑二维情形。

图1 两层不可混溶流体在两水平固壁间不可压缩的无旋无粘流动Fig.1 Incompressible non viscous flow of two layers of immiscible fluid in the two horizontal solid walls

(1)

(2)

界面上的运动学条件为

(3)

(4)

界面上的动力学条件为

(5)

固定壁上的边界条件为

(6)

(7)

考虑小振幅波情形，此时式(3)～(5)分别变为

(8)

(9)

(10)

采用分离变量法求解控制方程式(1)和式(2)在边界条件式(8)～(10)下的解，分别得到线性内波频率ω和波数k的频散关系式(11)以及上下层流场速度u1和u的表达式(12):

(11)

(12)

式中：H为内波波高。

由此得到考虑浅水效应、耗散效应以及摩擦效应的二阶KdV方程：

(13)

式中：c1,c4,c5,c6是非线性项系数；c2,c3是频散项系数；γ,f,ε分别是浅水系数、摩擦系数和耗散系数。人们通常采用在经典KdV模型中加入变浅效应项、耗散效应项和海底摩擦项的方法来分别考虑实际海况下地形、耗散和海底摩擦等因素的影响。通过开展大量的文献调研，确定了这些影响因素的描述方法，同时获得了在南海开展的有关内波传播演化的实测数据，利用该数据，通过大量的数值模拟实验，确定了模型中的相关系数[4]。

1.2 内波载荷计算公式的建立

活动在我国南海海域的内波主要以内潮波和内孤立波的形式出现。其中内潮波由天文潮的潮流通过海底山脊形成，当它向远离源区传播时会分裂成孤立波串,出现在南海北部和东沙群岛附近。由内波流场特征分析得知，相对于内波特征波长而言，海洋结构物完全可以视为小尺度物体，因此，Morison公式适用，公式为

(14)

式中:ρf是流体密度;A和V分别为平台迎风面积和排水体积;U和dU/dt分别为当地垂直于构件轴向方向的瞬时速度和加速度;Cd为阻力系数;Cm为惯性力系数。水质点的瞬时速度和加速度根据内波传播引起的上下两层流在水平x方向上的流场来计算。

(15)

对上式求时间变量t的导数，得到水质点的加速度表达式：

(16)

1.3 内波和其他环境荷载组合的运动方程的构建

对半潜式平台的主体，其在内波模态下的运动响应可以由下式进行求解:

(17)

式中：t为时间；xG为平台6个自由度上的运动位移向量;外力f1为内波载荷向量，外力f2为其他海洋环境载荷向量;M,K分别为质量矩阵和刚度矩阵;Ma和C分别为附加质量矩阵和阻尼矩阵[5]。

2 超深水半潜式钻井平台设计技术创新

超深水半潜式钻井平台由于其功能及作业环境条件的要求，其结构、设备等均非常复杂。通过研究，全面进行了超深水半潜式钻井平台设计方法的总体方案设计、系统集成技术、平台定位技术、总体性能、结构强度及疲劳分析等多项技术创新，以下重点对超深水半潜式钻井平台设计方法中的几项关键技术进行介绍。

2.1 深水半潜式钻井平台甲板可变载荷的计算方法

甲板可变载荷是深水半潜式钻井平台的关键性能指标之一。对于深水钻井作业，随着水深和井深的增加，作业区域离陆地越来越远，供应船有可能长时间不能到达钻井平台，导致后勤供应困难。因此，新型深水半潜式钻井平台技术发展的趋势之一就是平台具有足够的甲板可变载荷和储存能力。

为保证深水钻井作业正常进行，要求新建钻井平台的甲板可变载荷至少能够满足一口深水井的作业需要。但在半潜式钻井平台的设计和建造过程中，甲板可变载荷却没有一个标准的设计方法，多数依靠类比、经验等估算。因此可能造成建造钻井平台的甲板可变载荷过大或过小：过大造成资源浪费，增大投资；过小则不能满足深水钻井作业的特殊要求，影响作业效率，两者都会影响新建平台的投资回报。

针对上述问题，研发出一种深水半潜式钻井平台甲板可变载荷的设计方法。其中深水半潜式钻井平台的甲板可变载荷采用如下公式设计：

LVD≥CL(Lm+Lr+Ldp+Lcs+Lt+Lce+Lba+Lbe+Lo)，

(18)

式中:Lm为钻井液载荷；Lr为隔水管载荷；Ldp为钻杆载荷；Lcs为套管载荷；Lt为油管载荷；Lce为水泥载荷；Lba为重晶石载荷；Lbe为土粉载荷；Lo为其他载荷，各载荷的单位均为吨；CL为系数，取1～1.5，根据各载荷的实际情况确定。

钻井液载荷Lm包括日用钻井液用量和备用钻井液用量两部分，计算公式如下：

Lm=ρ(Va+Vr)，

(19)

式中：ρ为钻井液密度，g/cm3；Va为日用钻井液体积，m3；Vr为备用钻井液体积，m3；日用钻井液体积Va包括套管的内容积、井眼的内容积、隔水管的内容积和地面管汇内容积，各段日用钻井液体积Va可以用如下公式计算：

(20)

式中:D为井眼、套管、隔水管或管汇内径，m；H为井眼、套管、隔水管或管汇长度，m。备用钻井液体积Vr计算公式如下：

Vr≥1.5Va.

(21)

水泥载荷Lce计算公式如下：

Lce=SWce,

(22)

式中：S为水泥袋数；Wce为每袋水泥质量，t。水泥袋数S计算公式如下：

S=[Vo(1+E)+Vc+Vp]/Y,

(23)

式中:Vo为环空裸眼部分容积，L；E为附加系数；Vc为套管与套管之间环形容积，L；Vp为管内水泥塞容积，L；Y为水泥造浆率，L/sx。

重晶石载荷Lba计算公式如下：

Lba≥0.12V浆ρ2/(ρ2-ρ1-0.12),

(24)

式中：V浆为原钻井液体积，m3；ρ1为原钻井液密度，g/cm3；ρ2为重晶石密度，g/cm3。

通过对深水半潜式钻井平台甲板可变载荷中各分项载荷的分析和计算，得出一套设计甲板可变载荷的理论方法，该方法比较简单，可以准确地计算深水半潜式钻井平台甲板可变载荷的大小，有效避免深水半潜式钻井平台的甲板可变载荷过大或过小，从而既不会造成资源浪费，又能够满足深水钻井作业的特殊要求。使得新建深水半潜式钻井平台的投资与回报达到最优化，在实际应用中具有重要意义。

2.2 深水半潜式钻井平台慢漂运动的预报方法

半潜式钻井平台作业和生存工况下，一个重要的衡准要求是平台的偏移要小于一定的水深百分比，如作业工况一般要求小于水深的3%，生存工况下一般要求小于水深的8%～10%。慢漂运动在总的水平运动中占有较大比例(约30%～70%)，但是传统的慢漂运动预报方法需要依靠复杂的数值计算工作，耗费时间长，且不同的工程师计算结果差异很大；模型试验手段同样也需要耗费很大的工作量、时间和费用。API-RP-2SK提供了估算低频运动的设计曲线，但不适用于排水量超过30 000 t的大型半潜式钻井生产平台[6-7]。

另外，在平台总体方案设计或者概念设计阶段，会有很多种设计方案供对比筛选，这时候需要在保证一定计算精度的前提下，尽可能快速、高效地完成性能分析计算。

通过对多座超深水半潜式平台大量系统的数值研究，结合超深水半潜式钻井平台的模型试验，得出了主要的影响因素(浪向、波高、排水量、系泊系统刚度)及其影响规律，建立了一组适用于30 000～70 000 t的半潜式平台慢漂运动分析曲线；并在此基础上建立了依据曲线评估平台慢漂运动的方法。其步骤为：根据浪高、排水量选择慢漂曲线的平均值和标准差；根据系泊刚度计算在新的系泊刚度下的平均值和标准差；依据浪向对平台的纵荡和横荡运动进行分解。图2所示为统计的各型超深水半潜式钻井平台慢漂分析曲线。

图2 超深水半潜式钻井平台慢漂分析曲线Fig.2 Slow drift analysis of ultra-deepwater semi-submersible drilling platform

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

其中，系泊刚度系泊定位系统的关键因素，其计算依据悬链线方程获取。悬链线计算的目的是计算均质线在均布力作用下的平衡位置曲线。在悬链线计算中，不考虑均质线的弯曲刚度。经典悬链线方程用来计算局部坐标系中悬链线单元第二端点的坐标和系泊力成分。

2.3 适应南海的半潜式钻井平台结构简化疲劳分析方法

深水半潜式钻井平台结构疲劳分析是一个十分复杂的工程力学问题，在工程实际中基于谱分析和精细有限元网格的详细分析方法是迄今为止最准确的方法，但是该方法计算工作量大，对平台所有连接节点均采用谱疲劳分析方法分析需要大量时间，具体实施困难。为提高计算效率，在平台方案设计和概念设计阶段，通常采用简化疲劳分析方法分析结构的疲劳寿命。简化疲劳分析方法是假定疲劳应力的长期分布服从Weibull分布，其形状参数按近似公式、谱分析结果拟合或规范推荐得到。结构应力响应采用有限元分析技术得到，该方法具有能反映结构细节、计算工作量较小且计算效率高的优点。目前简化疲劳分析方法广泛应用于船舶结构疲劳分析。由于缺乏海洋深水浮式平台结构在不同作业海域条件下结构应力长期分布的Weibull参数资料，加之深水浮式平台结构复杂导致的结构寿命期一遇最大热点应力计算困难等难题，导致简化疲劳分析方法在浮式平台结构设计计算中应用较少。本项目依据简化疲劳分析方法基本理论，发展了一套针对南海环境条件、适用于深水半潜式钻井平台结构疲劳分析的简化疲劳分析方法，并成功应用于海洋石油981的设计中[8]。

深水半潜式平台结构简化疲劳设计方法的技术思路和原理方法如图3所示。技术路线解释如下。

(1) 半潜式平台(以下简称平台)波浪载荷长期预报：根据平台作业海域长期海况资料计算平台波浪载荷，对平台寿命期一遇波浪载荷进行长期预报，得到平台寿命期一遇最大波浪载荷，包括横向波浪撕裂力、横向波浪扭矩、纵向波浪剪切力、垂向波浪弯矩、纵向甲板质量惯性力和横向甲板质量惯性力。

(2) 平台结构应力长期Weibull分布形状参数确定：建立平台的整体结构有限元模型，进行不同浪向、不同波浪周期条件下平台的整体结构有限元分析。计算得到各浪向平台不同结构部位应力响应传递函数，结合平台作业海域长期海况资料进行结构应力谱分析，得到平台不同部位结构应力长期Weibull分布形状参数和应力响应的平均过零周期。

(3) 确定平台结构寿命期一遇最大许用应力范围曲线：基于S-N曲线、结构疲劳寿命达到或超过30年的要求和结构长期应力响应的平均过零周期导出平台结构寿命期一遇最大许用应力范围曲线，包括浸没于海水中腐蚀保护条件下结构寿命期一遇最大许用应力范围曲线和空气中结构寿命期一遇最大许用应力范围曲线。

(4) 计算平台结构寿命期一遇热点应力范围：根据平台具体结构形式，选择相应的结构寿命期一遇特征波浪载荷，进行平台的整体结构有限元分析，得到平台结构连接节点处名义应力范围，名义应力范围乘以应力集中系数可得到疲劳校核节点结构的寿命期一遇热点应力范围。其中应力集中系数实际为应力放大系数，可由有限元细网格计算或通用规范确定。

(5) 评估平台结构疲劳寿命：针对平台不同结构形式，在美国船级社(ABS)规范中找出其结构疲劳分析相应的S-N曲线类别。根据S-N曲线类别选取相应的结构寿命期一遇最大许用应力范围曲线，并在该曲线上根据步骤(2)中确定的结构应力长期Weibull分布形状参数值找到结构寿命期一遇最大许用应力范围。比较结构寿命期一遇最大热点应力范围和结构寿命期一遇最大许用应力范围。若结构寿命期一遇最大热点应力范围小于结构寿命期一遇最大许用应力范围，则结构设计满足要求；否则不满足要求。

图3 半潜式平台结构简化疲劳设计方法流程图Fig.3 Process of simplified fatigue design method for semi-submersible platform

3 适应中国南海恶劣海况条件的船型开发

超深水半潜式钻井平台船型开发方案研究对比分析了国外深水半潜式钻井平台GVA7500M，Famp;G ExD，MSC DSS50和Aker H-4.3等世界第六代深水半潜式钻井平台方案的技术特点，结合中国南海恶劣海况的实际，提出适用于中国南海并兼顾世界其他主要海域的目标平台总体设计方案。该项研究对平台环境条件、可变载荷指标、主要性能指标、平台主要功能、钻井方案、主要设备参数、定位方式等进行分析论证。

超深水半潜式钻井平台总体方案设计在总体设计中是非常重要的部分，是深水半潜式钻井平台设计必须解决的关键技术之一，在总体方案设计中要确定平台的船型与主尺度、结构形式和总布置，其中平台的总布置涉及平台各系统设计的方方面面，是一个确立工艺流程、划分功能区块、规划系统布置、落实设备参数和协调结构设计等方面的综合设计过程。

针对中国南海恶劣海况的船型开发需重点做专题研究的内容包括以下几个方面。

(1) 超深水半潜式钻井平台总体布置：超深水半潜式钻井平台总体布置需要以钻井系统及其作业流程为核心，考虑甲板布置、钻机及井架布置、月池大小、隔水套管存放形式、可变载荷(甲板可变载荷和液体载荷)分布、机舱布置、动力定位等级要求、安全要求、甲板面积等多种因素。具体内容包括确立总布置原则、思路及布置要点，提出目标平台概念设计总布置方案，重点考虑工艺流程、作业效率、分系统要求、安全、重量重心平衡等要素；依据目标平台的功能要求和工程项目实际，需要研究工艺流程、空间限制、重量控制，完成下浮体、立柱、上船体、钻井系统、生活楼、直升机平台等全方位的总布置规划；重点针对DP-3规范要求，研究影响动力定位系统布置的关键因素及原则。

(2) 超深水半潜式钻井平台结构型式：以优化结构型式、减小空船重量、以较小的用钢量获得较大的可变载荷为目标，进行平台结构设计规划，提出合理的结构设计方案；对高强度钢的应用、建造成本、结构腐蚀、疲劳寿命以及抗意外事故和载荷的能力等方面进行综合论证分析。具体内容包括通过国外典型平台计算分析，比较不同形式平台的水动力载荷、结构强度特点，得出不同形式平台的结构重量及不同结构型式的特点；确定概念设计方案和基本设计的结构型式，进行骨架间距优化、结构材料选取和结构重量的优化，提出横撑型式；对下浮体、立柱、上船体、撑杆、立柱与上船体和下浮体的连接节点等进行综合研究，完成目标平台的结构设计。

(3) 超深水半潜式钻井平台定位方式：深水半潜式钻井平台的定位方式包括锚泊定位、动力定位和组合定位三种方式。在不同的环境条件和水深下，合理选择定位方式对于平台的位移控制和降低燃油消耗起决定性作用。平台定位方式的选择建立在平台定位能力分析的基础上，通过定位能力分析可以确定锚泊与动力定位组合的适用水深及平衡点，锚泊定位与动力定位所需要的环境条件，以及锚泊定位与动力定位设备的选型与配置。平台定位所涉及的关键技术包括锚泊定位、动力定位和组合定位水深适应性和经济性分析技术，三种定位方式所需系统的设计技术，以及平台定位系统等效模拟技术。

(4) 主要设备配置方案研究：以钻机为主导的设备配置方案，需要开展钻井、井架、泥浆泵、压载泵等大型设备的配置分析，考虑防喷器、隔水管、水下井口及相关设施的配套等。具体内容包括钻井系统及其他辅助系统组成、作业流程以及对平台总体设计的影响要素；不同钻机系统配置的共性与特点；井架型式、钻机、隔水管张紧系统、钻柱运动补偿装置等关键设备配置技术；防喷器、采油树、隔水管等水下系统的配置技术；高低压泥浆、散料等系统和设备配置技术。

在专题研究的基础上，进行了多项超深水半潜式钻井平台设计的技术创新，包括深水半潜式钻井平台甲板可变载荷的计算方法，深水半潜式钻井平台慢漂运动的预报方法，适应南海的半潜式钻井平台结构简化疲劳分析方法等。同时，综合考虑稳性性能和建造的适用性等论证结果，确定了目标平台的船型和主尺度方案。

目标平台概念设计技术形态确定为：

(1) 采用四立柱型式，有效提高结构可靠性，降低建造费用。

(2) 甲板可变载荷达到10 000 t，以适应深远海作业；作业排水量控制在53 000～54 000 t，平台结构重量控制在16 500 t左右，以控制建造费用。

(3) 采用动力定位和锚泊定位组合方式，动力定位等级为DP3，采用四机舱、四配电板室、八推进器舱独立，有效降低设备配置。

(4) 隔水管采取竖放和横放组合型式，有效提高作业效率，同时兼顾在较浅海域作业时甲板可变载荷装载的灵活性。

(5) 采用双井架一主一辅配置，立根长度采用四节，有效优化作业流程，提高作业效率。

综合而言，目标平台为第六代深海半潜式钻井平台，适用于中国南海、墨西哥湾、巴西等海域，船型为双浮体、四立柱、横撑连接、箱型甲板。超深水半潜式钻井平台概念设计方案如图4所示。表1给出了超深水半潜式钻井平台主要技术指标。

表1 超深水半潜式钻井平台主要技术指标Table 1 Main technical indices of ultra-deepwater semi-submersible drilling platform

针对南海特殊环境条件、具有自主知识产权的超深水半潜式钻井平台新船型，可作为母型平台推广应用。平台稳性和结构强度满足南海200年一遇环境条件要求。与世界先进的同类平台相比，其运动性能(见表2)和作业性能优良，平均钻井作业时效较国际同类平台提高10%，平台配备锚泊定位和动力定位组合双定位系统以及环境监测和内波监测反馈系统，装备水平世界先进，综合技术指标世界领先。

表2作业工况(一年一遇)环境条件下各型平台运动性能分析表

Table2Workingcondition(onceinayear)analysisofvarioustypesofplatformmotionperformanceunderambientconditions

平台名称超深水半潜式钻井平台Famp;GExDAkerH⁃4．3MSCDSS50垂荡最大值/m1．552．832．262．35横摇最大值/(°)3．383．83．393．56纵摇最大值/(°)2．6432．892．73

4 结 语

本文对超深水半潜式钻井平台设计技术的创新与应用进行了阐述，主要包括以下几方面内容。

(1) 综合考虑非线性、频散、耗散、地形和海底摩擦等复杂因素影响，在国际上首次建立了南海内波演化数学模型。建立了内波流载荷计算方法，创立了考虑海浪、风、海流、内波流等多种载荷组合下的平台运动分析方法。

(2) 通过对深水半潜式钻井平台甲板可变载荷中各分载荷的分析和计算，得出了一套设计甲板可变载荷的理论方法，该方法比较简便，可以准确地设计深水半潜式钻井平台甲板的可变载荷，以避免造成建造深水半潜式钻井平台的甲板载荷过大或过小，从而既不会造成资源浪费，又能够满足深水钻井作业的特殊要求，使得新建深水半潜式钻井平台的投资与回报达到最优化。

(3)首次实现了超深水半潜式钻井平台慢漂运动的预测方法，通过对多座半潜式平台大量系统的数值研究、结合超深水半潜式钻井平台的模型试验，得出了主要的影响因素(浪向、波高、排水量、系泊系统刚度)及其影响规律，建立了一组适用于30 000～70 000 t的半潜式平台慢漂运动分析曲线；并在此基础上建立了依据曲线评估平台慢漂运动的方法。

(4) 创立了针对南海海洋环境的结构疲劳最大许用应力范围曲线；研究建立了超深水半潜式钻井平台结构各个部位应力分布的Weibull参数；构建了一套适应中国南海的深水半潜式钻井平台结构简化疲劳分析方法，并成功应用。

(5) 研发出针对南海特殊环境条件、具有自主知识产权的超深水半潜式钻井平台新船型。平台作业水深3 000 m，钻井深度10 000 m，可变载荷9 000 t；稳性和结构强度满足南海200年一遇环境条件要求。

致谢本文主要内容的研究成果来源于国家“863”计划“3000米水深半潜式钻井平台关键技术研究”课题，在此向对本文做出贡献的子课题单位及相关科研人员表示最由衷的感谢！

[1] 谢彬，王世圣，冯玮,等.3000米水深半潜式钻井平台关键技术综述[J].高科技与产业化，2008(12)：34.

[2] 谢彬.深水半潜式钻井平台设计与建造技术[M].北京：石油工业出版社，2013.

[3] 李家春.海洋工程中极端环境事件的研究进展[C].第十三届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集，2007.

[4] 李家春.水面下的波浪——海洋内波[J].力学与实践，2005，27(2)：1.

[5] 方欣华，杜涛. 海洋内波基础和中国海内波[M].青岛：中国海洋大学出版社，2005.

[6] 王世圣，谢彬，曾恒一,等，3000米深水半潜式钻井平台运动性能研究[J].中国海上油气，2007，19(4)：277.

[7] 王世圣，谢彬，冯玮，等.两种典型深水半潜式钻井平台运动特性和波浪载荷的计算分析[J].中国海上油气，2008，20(5)：249.

[8] 谢文会，谢彬.深水半潜式钻井平台典型节点谱疲劳分析[J].中国海洋平台，2009，24(5)：28.

InnovationandApplicationonDesignTechnologyofUltra-DeepwaterSemi-SubmersibleDrillingPlatform

XIE Bin， LI Yang， ZHANG Wei, XIE Wen-hui, WANG Jun-rong

(CNOOCResearchInstitute,Beijing100028,China)

The environmental condition of South China Sea is extremely severe. Strong typhoons in summer, storm and soliton occur frequently. This raises very high demands for safety and overall performance, operation efficiency and other aspects for semi-submersible drilling platform.The design of semi-submersible drilling platform in the South China Sea faces a number of world-class technical challenges.We will focus on the research and development process of semi-submersible drilling platform in the South China Sea. The innovative results of the soliton load in the South China Sea, variable load, slow drift motion prediction, and simplified fatigue analysis are described, and the overall scheme of the semi-submersible drilling platform in the South China Sea is introduced.Through a number of major technological innovation, we create the ultra-deepwater semi-submersible drilling platform for the South China Sea for the first time in the world, for special environmental conditions, with independent intellectual property rights. The platform with operating depth of 3 000 m, drilling depth of 10 000 m, variable load of 9 000 t can meet the stability and structural strength of the South China Sea 200 years environmental requirements. The ultra-deepwater semi-submersible drilling platform has good working performance, and the average drilling operation is better than the international similar platform to improve the working rate by 10% in comprehensive technical indicators compared with the world’s advanced platform.

ultra-deepwater semi-submersible drilling platform; soliton; slow drift; simplified fatigue; overall plan

2015-08-07

谢彬(1962—)，男，教授级高级工程师，主要从事海洋工程设计与研究。

U674.38+1

A

2095-7297(2015)06-0353-08