半潜式平台钻井系统布置关键技术研究

论文摘要

深水钻井平台是制约我国石油公司进军深海的主要瓶颈。恶劣的深海钻井作业条件要求平台配备先进、高效、可靠的深水钻井装备。如何选配一套高性价比,高可靠性的钻井设备,并在有限的平台空间内优化布置,保证它们有机地集成、运行,是关系深水钻井作业的重要问题。本文依托国家“十一五”863重大项目课题“深水半潜式钻井船设计与建造关键技术”,探讨半潜式平台钻井系统布置关键技术研究,主要包括如下内容:总结海上钻井独有的典型工艺流程,重点对双井架作业系统、管子处理及隔水管下放工艺进行分析,并分析了隔水管存放形式对平台稳性的影响,为钻井系统配置选型及优化布置研究提供研究基础。从理论方法和实践应用两方面探讨半潜式平台钻井系统配置选型研究:提出配置选型设计基本方法;完成目标平台钻井系统配置选型设计;借助Pro/E软件,完成目标平台钻井设备的三维建模。结合数据库软件Access及面向对象的程序设计语言VBA,开发深水钻井平台及钻井设备管理系统,实现信息的有效管理和检索,为钻井平台管理及配置选型研究提供计算机辅助手段。探讨基于遗传算法的钻井平台布局求解方法:分析钻井平台布局问题,建立数学模型,对遗传算法基本原理及应用关键技术进行讨论;提出用改进的混合编码遗传算法(HCGA)对钻井平台布局问题进行求解;考虑钻井平台布局设备间存在工艺流程及功能约束,提出基于工艺流程分析的待布物处理方法;以目标平台上甲板布置设计为例,建立优化布局模型,利用HCGA求解,结合布局设计求解结果,探讨理论算法、方法的可行性、准确性,分析理论算法的缺陷,提出改进意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 相关文献综述
• 1.2.1 半潜式钻井平台发展概况
• 1.2.2 海洋石油钻机发展及应用
• 1.2.3 钻井设备发展趋势
• 1.2.4 复杂布局设计求解与遗传算法
• 1.3 本文研究工作概述
• 第二章 海洋石油钻井工艺分析
• 2.1 双联井架主辅井口钻井作业
• 2.1.1 双联井架主辅井口钻井作业理念的产生及应用
• 2.1.2 双联井架主辅井口钻井作业流程
• 2.1.3 分析总结
• 2.2 管子处理工艺分析
• 2.2.1 管子处理工艺流程
• 2.2.2 自动化立根排放操作方法
• 2.2.3 分析总结
• 2.3 隔水管处理工艺分析
• 2.3.1 隔水管存放形式分析
• 2.3.2 隔水管下放工艺
• 2.4 本章小结
• 第三章 半潜式平台钻井系统配置选型研究
• 3.1 概述
• 3.1.1 海洋钻机与陆上钻机的主要区别
• 3.1.2 海洋钻机组成
• 3.2 半潜式平台钻井系统配置选型研究
• 3.2.1 钻井系统配置选型基本方法
• 3.2.2 第六代半潜式平台钻井系统配置分析
• 3.2.3 目标平台钻井系统配置目标及原则
• 3.2.4 钻井设备配置选型设计
• 3.3 目标平台钻井系统配置单
• 3.4 钻井设备三维建模
• 3.5 本章小结
• 第四章 深水钻井平台及钻井设备管理系统开发
• 4.1 系统设计
• 4.1.1 数据库的选择
• 4.1.2 系统需求分析
• 4.1.3 系统框架结构
• 4.2 系统实现关键技术
• 4.2.1 数据表的设计
• 4.2.2 数据库Access与VB之间的连接
• 4.2.3 数据控件（Data）与控件的绑定
• 4.2.4 参数查询（简单查询）
• 4.2.5 多项条件查询（高级查询）
• 4.2.6 系统界面设计
• 4.3 系统操作流程
• 4.3.1 系统操作流程图
• 4.3.2 系统操作实例
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于遗传算法的钻井平台布局求解方法
• 5.1 钻井平台布局问题定义
• 5.1.1 问题描述
• 5.1.2 数学模型
• 5.1.3 求解方法分析
• 5.2 遗传算法求解原理及关键技术
• 5.2.1 基本遗传算法
• 5.2.2 遗传算法改进
• 5.2.3 遗传算法求解关键技术
• 5.3 钻井平台布局求解
• 5.3.1 问题描述
• 5.3.2 基于工艺流程分析的待布物处理方法
• 5.3.3 待布物简化处理
• 5.3.4 待布物空间表示
• 5.3.5 优化布局模型的建立
• 5.3.6 求解
• 5.3.7 基于MATLAB的遗传算法工具箱
• 5.4 目标平台上甲板布置设计实例计算
• 5.4.1 布局物体处理
• 5.4.2 求解
• 5.4.3 布局结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢