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(jì)和安裝更為困難。拋錨平臺定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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?zhǔn)藉^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?zhǔn)藉^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(jìn)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(jìn)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(jì)

　　1.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。半潛式鉆井平臺，遠(yuǎn)離其他海上設(shè)施，一般需要進(jìn)行全狀態(tài)計(jì)算。為了評估環(huán)境參數(shù)（波與低頻運(yùn)動相結(jié)合）的風(fēng)險(xiǎn)程度，進(jìn)行了參數(shù)研究。因此，采用上述方法可計(jì)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(fēng)暴條件下的模型進(jìn)行建模或定義。超出上述定義的機(jī)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(jìn)行評估。鉆井條件下的平均偏差必須控制，因?yàn)檫@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(fēng)暴期間應(yīng)對措施的最可靠預(yù)測。對于特別指定的風(fēng)暴周期，應(yīng)多次模擬并使用相關(guān)的統(tǒng)計(jì)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(jìn)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(fēng)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(dāng)隔水管與海底分開時，運(yùn)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(jì)工況。在設(shè)計(jì)移動式鉆井平臺停工系統(tǒng)時，必須根據(jù)最大設(shè)計(jì)模式、最大工作模式和最大連接模式三個環(huán)境條件進(jìn)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(fēng)、浪和水流的結(jié)合，保證鉆井作業(yè)的進(jìn)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(fù)責(zé)人報(bào)告，為使放棄船位的計(jì)劃能夠及時實(shí)施。最大連接模式應(yīng)低于最大設(shè)計(jì)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(jì)劃。最大設(shè)計(jì)條件是錨固系統(tǒng)最不利的條件，可以認(rèn)為鉆機(jī)已經(jīng)與海底設(shè)備分離，鉆桿已經(jīng)修復(fù)，鉆井平臺負(fù)責(zé)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(zhǔn)備。

　　3.環(huán)境負(fù)荷計(jì)算。對于半潛式平臺，風(fēng)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(yùn)動的估計(jì)過高。因此，風(fēng)是半潛式平臺設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容風(fēng)以一定的速度作用于結(jié)構(gòu)被阻擋時。設(shè)計(jì)中使用的風(fēng)必須來自收集到的風(fēng)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(fēng)可以被認(rèn)為是穩(wěn)定的，也可以被認(rèn)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(jì)算低頻運(yùn)動時正確估計(jì)阻尼是很重要的。低頻運(yùn)動預(yù)測方法仍在發(fā)展中.估計(jì)存在相當(dāng)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(jì)劃非常有用。風(fēng)力可以通過風(fēng)洞或盆地模型中的試驗(yàn)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(yùn)動頻率的窄帶內(nèi)。運(yùn)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(dāng)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(jǐn)慎行事。在某些地區(qū)，流動力可能是荷載設(shè)計(jì)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(rèn)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(biāo)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(jì)。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(jì)要求和分析方法，對與國際先進(jìn)水平的差距有了更清晰的認(rèn)識。人們認(rèn)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(jìn)的模型試驗(yàn)等。在今后的工作中，需要進(jìn)一步研究、充分理解和掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)分析方法，為未來半潛式平臺的開發(fā)做好準(zhǔn)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(yàn)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(jì)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(xiàn)：

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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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