[发明专利]一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法和装置

说明书

本申请实施例公开了一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法和装置，该方法包括：自升式平台在压载及调平船体的过程中，通过应变传感器实时检测桩腿结构应力状态的变化；基于桩腿结构应力状态的变化对自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型；采用重构后的有限元模型模拟船体调平过程，并获取模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数；根据模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数实施调平船体作业，并利用桩腿应变在线监测装置采集船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化，以监控船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化是否小于预设的应力阈值。该实施例方案避免或减少了调平船体过程中对平台结构的二次损伤。

技术领域

本文涉及海洋石油钻井平台作业技术，尤指一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法和装置。

背景技术

自升式钻井平台(自升式平台或平台)是海上移动平台的一种，因其定位能力强、作业灵活、可移动性能好、价格低廉等特点，是近海油气勘探开发中的主力装备。据统计，全球自升式平台约占移动式钻井装置总数的60％以上，为石油勘探开发做出了巨大贡献。随着海洋石油开发技术的发展，自升式平台水深适应能力从60米扩大到122米甚至更深海域，随之而来的是需要面对更加复杂的海底地质情况。刺穿是自升式平台在作业期间经常遭遇的意外，很多情况下导致平台结构受损，造成重大经济损失。刺穿(Punch-through)俗称踩鸡蛋壳，是自升式平台在预压载过程中遇到上硬下软的海底地层时，上部硬地层被桩靴刺破后，出现的一种无法控制的桩靴快速沉降的现象。

针对这种现象，自升式平台预压载通常的做法是：平台船底离开水面大约1米到2米之间，船体重量通过升降装置齿轮传递给桩腿，通过在压载舱内灌满海水来增加桩腿和桩靴施加给海底地层的压力，用以模拟平台可能遇到的最大重量荷载和环境荷载。但由于压载过程中船体的压载舱内都有压载水，一旦发生刺穿，桩腿及船体与桩腿接触部位的载荷过大，易造成桩腿和船体结构或相关设备的损坏。且损伤的桩腿及其他结构都被包围在船体结构内，不容易通过直接的方法较精确地测量损伤程度。因此在船体倾斜、桩腿可能发生损伤的情况下，如何较准确地检测相关结构是否损伤及损伤程度，并根据实际的结构状态提出安全调平平台的操作方法，以减少降船过程中及后续恶劣天气对平台结构的损伤，使得平台可以快速脱险，保证人员及设备的安全成为现在亟需解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法和装置，能够准确地检测平台桩腿结构是否损伤，为安全地调节平台提供了技术基础，避免或减少了调平船体过程中对平台结构的二次损伤。

本申请实施例提供了一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法，所述自升式平台包括桩腿应变在线监测装置，所述方法可以包括：

所述自升式平台在压载及调平船体的过程中，通过所述应变传感器实时检测桩腿结构应力状态的变化；

基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型；

采用所述重构后的有限元模型模拟船体调平过程，并获取模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数；

根据所述模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数实施调平船体作业，并利用所述桩腿应变在线监测装置采集船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化，以监控船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化是否小于预设的应力阈值。

在本申请的示例性实施例中，所述基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型可以包括：

根据所述自升式平台压载刺穿地层过程中的平台参数以及包括所述桩腿结构应力状态在内的自升式平台监控数据重构关于所述自升式平台的有限元模型；