第45卷第1期2023年2月海洋湖沼通报TransactionsofOceanologyandLimnologyVol.45№1Feb.,2023自升式钻井平台抗冰特性试验研究樊敦秋,刘学涛,张霖*(中海油能源发展采油服务公司,天津300452)摘要:自升式钻井平台在设计时通常不考虑冰荷载的作用,要实现冰区作业,首先需要对该类平台的抗冰能力进行准确评估。本文通过开展冰池试验,对自升式钻井平台冰载荷作用机理、结构冰激特性以及抗冰方法等进行研究。海洋结构受到的冰荷载大小以及结构响应值与冰厚密切相关,冰激振动机理与冰厚无关,探究不同冰速和冰厚下冰荷载及振动响应的时程曲线,可发现低冰速下结构展现出的准静态响应特征以及高冰速下的随机响应特征。冰激振动的发生是结构固有特性、冰速、冰厚、冰材料参数等因素共同影响的结果,其作用机理尤为复杂,本研究侧重于桁架式自升式平台冰区作业中结构冰激振动特性研究。关键词:自升式平台;冰池试验;冰激振动;冰荷载中图分类号:TE973.92文献标志码:A文章编号:1003-6482(2023)01-038-07DOI:10.13984/j.cnki.cn37-1141.2023.01.006引言在亚极地冰区,自升式海洋平台具有广泛的应用前景,且目前已有大量该类型平台在冰区作业的案例,如渤海、库克湾以及库页岛等。针对环境更为复杂的极地冰区环境,国外提出自升式平台结合单立柱锥体井口的油气开采方案,其可行性在波弗特海得到论证。相比壳体式桩腿,桁架式桩腿抗冰能力更弱、柔性更大,在发生冰激振动时更易产生动力放大效应,对平台安全作业产生极大威胁。由于壳体式桩腿的良好抗冰性能且应用广泛,针对该结构形式目前已有较多的模型试验和理论推导验证其抗冰特性,对于复杂的桁架式桩腿在冰荷载作用下的结构响应以及冰力计算模型研究较少。研究表明结构水线处的截面形状以及结构尺寸是影响结构所受冰荷载的重要因素[1-3]。桁架式桩腿的弦杆、斜撑等尺寸和空间分布等较壳体式更复杂,其高度以及空间特征无疑会影响海冰作用在桩腿上的破坏模式,进而改变冰荷载大小,探究桁架架构的冰激振动机理对评估冰荷载具有重要意义。另一方面,冰激振动的发生是结构固有特性、冰速、冰厚、冰材料参数等因素共同影响的结果,其作用机理尤为复杂,目前尚未有成熟的理论体系对其进行解释[4-6]。目前有学者对冰与结构相互作用进行了模型试验,刘洪键和田育丰[7]设计了不同冰速和冰攻角下海上风电基础的物理模型试验,给出了其所受冰力极值的变化。仝全才和李晓慧[8]基于冰力物理模型试验,对高桩墩台结构群桩冰力进行分析并观察了掩蔽效应...
