基于危险率分析的风浪参数联合设计标准研究

论文摘要

近年来,随着石油的开发,发现大型油田的概率越来越小,边际油田的开发越来越受到重视。但是,由于经济效益低,边际油田的开发一直很缓慢。如何在保证安全性的基础上降低开发成本成为各国研究的重点。本论文利用渤海海域长期观测资料和后报资料的,对于渤南油气田某点进行采样分析,利用二维逻辑冈贝尔分布模型,对资料进行统计分析,提出针对该点的极值风速和有效波高二维联合设计标准。并且,基于二维逻辑冈贝尔分布模型,进行危险率分析,最终提出基于危险率分析的风速与波高联合设计值。这种设计值的确定方法,合理的降低了传统的工程设计参数值,在保证安全性的基础上,达到降低成本的目的,提高了边际油田的开发率。本文在前人的基础上,主要介绍了各种分布模型的特征,并且基于二维逻辑冈贝尔分布,提出了风浪联合概率设计标准。本文主要包括下几个方面的工作:1、系统的总结概括了几种常见的单要素极值分布模型,以及各模型所对应的参数估计方法。归纳了现有的二维联合概率模型。2、以渤海海域为例,介绍了环境条件后报模型,以及模型检验的相关内容,其中包括了对于环境资料的概述总结、水文气象参数极值模型的选择以及对于极值分析中符号的规定。通过对渤海海域环境条件的分析,得出渤南油气田长期观测资料后报结果。3、运用ANSYS建立某平台模型进行荷载计算,从而拟合适用于该海区的倾覆力矩与波高、风速关系式。4、基于渤南油气田长期观测资料后报结果,选取极值波高对应风速和极值风速对应波高两个样本模型,验证二维逻辑冈贝尔分布的适用性,并提出风浪联合设计标准。5、在利用二维逻辑冈贝尔分布模型的基础上,给出考虑危险率分析时,风速与波高联合设计值,可以在保证安全的基础上大大的降低边际油田开发成本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 绪论
• 0.1 研究意义与国内外现状
• 0.2 本文主要内容
• 1 极值统计模型与常规的参数估计方法
• 1.1 常规参数估计方法
• 1.1.1 矩法
• 1.1.2 最小二乘法
• 1.1.3 概率权重法
• 1.1.4 极大似然法
• 1.1.5 适线法
• 1.2 常用一维概率分布模型
• 1.2.1 皮尔逊Ⅲ型分布
• 1.2.2 冈贝尔分布
• 1.2.3 威布尔分布
• 1.2.4 正态分布
• 1.2.5 对数正态分布
• 1.2.6 广义极值分布
• 1.2.7 广义Pareto 分布
• 1.3 常用二维极值分布模型
• 1.3.1 二维对数正态分布
• 1.3.2 二维皮尔逊Ⅲ型分布
• 1.3.3 二维威布尔分布
• 1.3.4 二维冈贝尔分布
• 2 环境过程后报及检验
• 2.1 海区基本环境资料概述
• 2.2 工程海域水文气象环境参数极值分析
• 2.2.1 极值概率分布
• 2.2.2 极值统计结果中符号约定
• 2.2.3 极值统计概率分布的比较
• 3 经验公式的 ANSYS 拟合
• 3.1 ANSYS 建模
• 3.1.1 渤海某平台实例
• 3.1.2 建立该平台的有限元模型
• 3.2 波高、风速与倾覆力矩的拟合关系式
• 4 风浪联合设计参数研究
• 4.1 样本选取以及点估计
• 4.2 K-S 检验
• 4.3 边缘分布拟合
• 4.4 运用逻辑冈贝尔分布进行概率密度计算
• 4.4.1 参数估计
• 4.4.2 结构设计风浪组合
• 4.4.3 联合概率等值线
• 4.4.4 风浪联合设计值计算
• 4.4.5 联合概率密度
• 4.4.6 荷载效应法与联合概率密度法
• 5 危险率
• 5.1 危险率概念
• 5.2 样本Ⅰ和样本Ⅱ基于危险率的重现期分析
• 5.2.1 考虑危险率为10%时，波高与风速设计参数值的确定
• 5.2.2 考虑工程使用期为15 年时风速与波高设计参数值的确定
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及在校期间发表的学术论文