第七代超深水海洋平台钻机双井架的等强度多目标优化

摘要：

为了解决第七代超深水海洋平台钻机双井架结构笨重、安全系数小、变形大和材料使用率低等设计不合理的问题,基于等强度理念对双井架进行了优化设计:参照API Spec2C-2004标准并采用有限元法,分析了双井架在典型工况下不同杆件截面参数时的应力、位移变化规律;以双井架质量、最大应力、最大位移和不同高度段的应力差异程度为优化目标,采用单因素与响应曲面法进行杆件截面参数优化,获得了最优截面参数组合.研究结果表明:①初步设计的双井架在风暴自存工况下安全系数小于API Spec 4F-2013要求的1.67,最大位移大于规范允许值l/400,在井架的下支柱和顶部横杆处最危险;②双井架应力随高度升高而减小,在设计双井架时应偏向从低到高考虑杆件截面强度;③双井架最终优化方案满足各典型工况要求,较之于原方案,质量、最大应力、最大位移和不同高度段应力的最大偏差率分别降低16.18％、29.25％、29.35％、67.67％,提高了材料利用率.结论认为,采用单因素与响应曲面法相结合的等强度多目标截面参数优化方法,对于双井架结构参数优选和相关井架设计具有指导意义.

关键词：第七代超深水海洋平台钻机、双井架、等强度、多目标优化、响应曲面法、结构参数优选、井架设计

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资助基金：工业和信息化部"第七代超深水钻井平台船创新专项"——"钻井包集成及部分关键设备的应用研究"编号:工信部联装[2016]24号

在线出版日期：2021-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：124-132