导　　师： 杨建民

学科专业： H2401

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 上海交通大学

摘　　要： 石油作为目前世界能源供给的主要来源,已成为推动国家经济发展的重要战略资源。近年来,随着人类开发海洋油气规模的不断扩大,浅海油气资源的开发已日渐饱和,世界各国已纷纷将目光投向深水海域。而我国南海石油资源丰富,已成为我国海洋石油开发的希望。水中井口技术是国际海洋工程界最新发展的深海钻井技术,该新型深海钻井装置(Artificial Buoyant Seabed,简称ABS)的有关技术和设计尚处于不断探索和改良阶段。这既是我国赶上海洋科技发达国家的机遇,也是科研实力与技术的巨大挑战。本文第一部分主要介绍了水动力性能研究的基本理论和方法。首先介绍了钝体绕流的流场特性和流固耦合问题,包括流固耦合时的“锁定”现象和不同的旋涡脱落模式。接下来介绍了平台在波浪上的运动理论和湍流理论,包括线性波理论、频域分析方法和湍流模型等。最后介绍了动网格方法及UDF,用于运动物体数值模拟的网格更新和自定义功能。本文第二部分分别对ABS和钻井平台诱导运动下ABS系统的水动力性能进行研究。对ABS进行分析时,分别进行了2维和3维模型固定绕流与流致运动的数值模拟,对不同流速,不同来流方向下ABS受力情况及旋涡脱落模式进行了对比,并对流致运动情况下ABS所受升力进行谱分析。对ABS系统进行分析时,首先应用Sesam软件计算了不同频率规则波作用下锚泊钻井平台的运动,然后考虑该运动对ABS系统的诱导运动,对ABS系统进行水动力分析和关键节点强度分析。本文第三部分主要介绍了钻井平台与ABS系统联合物理模型的试验研究。从模型水动力试验的发展历程说起,介绍了模型试验的作用和国内外海洋工程水池概况。简要介绍了模型缩尺比的选取、深海平台模型试验中的混合模型试验技术、海洋环境条件的模拟以及测量仪器与采集系统等,并根据海洋环境条件设计试验工况。最后,对试验结果进行分析,包括钻井平台在波浪上的运动传递函数和ABS系统的受力情况,并与数值模拟结果进行对比,完善数值预报方法。

关 键 词： 深水 水中井口 钝体绕流 诱导水动力 模型试验

分 类 号： [TE92]

领　　域： [石油与天然气工程]