自升式海洋平臺的風險評估方法技術

一種自升式海洋平臺的風險評估方法，該方法包括：極端載荷下的結構可靠性分析、結構疲勞的可靠性分析、平臺插樁的結構可靠性分析、船舶碰撞的風險分析以及火災爆炸的風險分析。本發明專利技術的自升式海洋平臺的風險評估方法有效填補了現有技術在自升式海洋平臺的風險評估方法方面的空白，為海洋工程在設計和建造階段的方案確定和決策提供了技術支持，最大限度的保證了自升式平臺的安全性和可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種風險評估方法，尤其涉及一種。
技術介紹
作為海上作業中很重要的工具，自升式鉆井平臺近年來得到越來越多的應用，在對自升式鉆井平臺進行設計及投入使用之前，如何對鉆井平臺的各方面風險進行評估，從而降低平臺使用時的風險、避免安全事故的產生是保證鉆井平臺的穩定可靠使用的一個重要的方面。然而到目前為止，我國國內在對上發展較為遲鈍，雖然有一定的技術研究，但還未形成完整的體系方法，所以目前國內在方面仍是一片空白，因而不能從該方面很好地保證自升式海洋平臺的運行安全性和可靠性。
技術實現思路
本專利技術的主要目的是為了解決現有技術在方面仍是一片空白，因而不能從該方面很好地保證自升式海洋平臺的運行安全性和可靠性的技術問題。為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種，該方法包括:極端載荷下的結構可靠性分析、結構疲勞的可靠性分析、平臺插樁的結構可靠性分析、船舶碰撞的風險分析以及火災爆炸的風險分析。所述的，其中，所述風險評估方法還包括環境載荷的可靠性分析，所述環境載荷的可靠性分析通過現場觀測、數值模擬或風洞實驗的方法確定海洋平臺的風載荷。所述的，其中，所述極端載荷下的結構可靠性分析通過下列極限狀態方程來實現:Z = Qrs.RS-Qss.SS式中，Qes為采用結構極限分析得到相應的極限傾覆彎矩代表結構的體系抗力，Qss為采用海洋環境荷載分析得到相應環境載荷產生的傾覆力矩代表荷載效應，RS和SS為抗力和荷載效應計算模型的偏差系數；所述RS的分布特性是通過將蒙特卡洛法與非線性倒塌分析相結合，對材料性能等變量進行抽樣，然后將樣本代入非線性倒塌分析程序，得到一系列平臺極限承載力，最后對其進行統計分析得到的。所述的，其中，所述結構疲勞的可靠性分析采用非線性時域計算方法，其首先采用譜分析方法對自升式平臺的疲勞強度進行計算，然后在此基礎上，對自升式平臺的脈動風載荷進行數值模擬，同時綜合考慮動力效應和脈動風載荷的影響。所述的，其中，所述平臺插樁的結構可靠性分析通過對平臺插樁、拔樁、正常工作、風暴自存等工況時樁腿與海底巖土的相互作用機理進行分析得到海洋平臺在工作海域的樁腿承載能力、抗滑移能力、抗傾覆能力和拔樁阻力；所述對樁腿與海底巖土的相互作用機理進行分析所采用的方法為常規計算方法、有限元法或試驗法。所述的，其中，所述火災爆炸的風險分析是通過使用一些理論模型來預測事故的影響范圍，所述理論模型包括泄露源模型、擴散模型、爆炸模型和/或熱輻射模型。所述的，其中，所述火災爆炸的風險分析通過CFX軟件模擬火災的產生以及煙霧的擴散，并通過STEPS軟件模擬人員的逃生路線和時間，以合理的規劃平臺的布置。所述的，其中，所述船舶碰撞的風險分析的結果包括碰撞頻率以及碰撞后果，所述碰撞頻率通過對歷史資料或事件樹進行分析得到，所述碰撞后果通過由DNV船級社規范推薦的基于能量守恒的力學公式或者基于有限單元法的瞬態動力學商用軟件得到，最后基于船級社給定的平臺失效準則，得到最終的船舶碰撞風險分析結果。所述的，其中，所述風險評估方法還包括高空墜物的風險分析，所述高空墜物的風險分析包括對整個起重機傾倒在船上造成的嚴重傷亡事故的分析以及對下落物體撞擊甲板引起的設備損傷的分析，還包括在總布置時對于甲板上的管線系統、艙室支持系統以及支撐結構考慮高空墜物的風險。所述的，其中，所述風險評估方法還包括冰川海域的結構可靠性分析和/或工藝泄露的風險分析。本專利技術具有以下有益效果，本專利技術的有效填補了現有技術在方面的空白，為海洋工程在設計和建造階段的方案確定和決策提供了技術支持，最大限度的保證了自升式平臺的安全性和可靠性。附圖說明圖1是本的流程框圖；圖2是本中的DOW火災爆炸分析流程。具體實施例方式為了進一步說明本專利技術的原理和結構，現結合附圖對本專利技術的優選實施例進行詳細說明。請參閱圖1所示，本專利技術的包括:極端載荷下的結構可靠性分析、結構疲勞的可靠性分析、平臺插樁的結構可靠性分析、船舶碰撞的風險分析以及火災爆炸的風險分析，還可以包括:環境載荷的可靠性分析、冰川海域的結構可靠性分析、工藝泄露的風險分析和/或高空墜物的風險分析。上述的環境載荷的可靠性分析、極端載荷下的結構可靠性分析、冰)11海域的結構可靠性分析、結構疲勞的可靠性分析以及平臺插樁的結構可靠性分析可歸納為海洋平臺的結構可靠性分析，上述的工藝泄露的風險分析、船舶碰撞的風險分析、火災爆炸的風險分析以及高空墜物的風險分析可歸納為海洋平臺的非結構風險分析。以下對其中幾個方面的具體情況分別進行詳細的描述。 ①環境載荷的可靠性分析對于自升式海洋平臺，其在海上作業時遭遇環境載荷作用時存在結構破壞的可能性，又由于海洋平臺的風載荷對海洋平臺結構造成的影響遠大于其它環境載荷，所以在規范計算的基礎上對其開展試驗研究是很有必要的。確定海洋平臺風載荷的方法主要有現場觀測、數值模擬和風洞實驗等幾種，由于現場觀測較為困難，數值模擬與風洞實驗便成為確定海洋平臺風載荷的主要方法。通過風洞實驗和CFD計算對自升式平臺的風載荷進行可靠性分析，對后續平臺開發，優化平臺指標有著重要的意義。②極端載荷下的結 構可靠性分析海洋平臺結構體系可靠性分析可以歸納為下式:Ps = P {Ss ≤RsI(I)式(I)中，Rs是結構體系的抗力，可以用結構的基底剪力或基底傾覆力矩來表示，對于導管架平臺而言，一般以基底剪力作為衡量標準，對于自升式平臺而言，可以選取基底傾覆力矩作為衡量標準；Ss是與結構體系抗力相應的荷載效應。—般而言，采用結構極限分析得到相應的極限傾覆彎矩代表結構的體系抗力QKS，采用海洋環境荷載分析得到相應環境載荷產生的傾覆力矩代表荷載效應Qss。這樣，對于海洋平臺結構體系的可靠性分析歸結為下列極限狀態方程建立的問題:Z = Qes.RS-Qss.SS (2)式(2)中，RS和SS為抗力和荷載效應計算模型的偏差系數。式(2)中的體系抗力RS與材料性能的隨機性以及結構幾何尺寸的分布有關，如果在分析時考慮樁-土的相互作用，其分布還受到地基土壤參數離散性的影響。因此采用蒙特卡洛法與非線性倒塌分析相結合，對材料性能等變量進行抽樣，然后將樣本代入非線性倒塌分析程序，得到一系列平臺極限承載力，最后對其進行統計分析，得到RS的分布特性。海洋環境中，風、浪和流是相關的，其對應的荷載要素是相關的隨機變量，多個相關隨機荷載作用下結構可靠性分析需要極值隨機荷載的聯合概率分布，但是這種實測資料存在統計上的困難。因此用結構傾覆力矩的概率分布來表達極端環境下荷載的聯合概率分布，從結構可靠度分析的角度來看，OTM的統計概率分布就表達了各環境要素的聯合概率分布。一般而言，需要考慮以下三種工況:阻塞冰工況，阻塞冰+風+流+其他非環境荷載；風浪相關工況，波浪+風+流+其他非環境荷載，考慮風、浪相關；風浪獨立工況，波浪+風+流+其他非環境荷載，考慮風、浪相獨立。③結構疲勞的可靠性分析在自升式平臺設計初期進行疲勞強度計算是十分必要的，各種疲勞算法各有各的優點，也有不足。簡化方法的簡化計算公式現有的規范還沒有給出明確規定，只能做一些近似處理；譜而分析要求線性系統，需進行線性化處理，忽略了動力效應的影響。對于疲勞載荷的計算，現有的規范大多將風載荷作為平均載荷來計算，而實際作用于結構上的風載荷是一隨機過程，脈動風載荷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自升式海洋平臺的風險評估方法，其特征在于，該方法包括：極端載荷下的結構可靠性分析、結構疲勞的可靠性分析、平臺插樁的結構可靠性分析、船舶碰撞的風險分析以及火災爆炸的風險分析。

【技術特征摘要】
1.一種自升式海洋平臺的風險評估方法，其特征在于，該方法包括:極端載荷下的結構可靠性分析、結構疲勞的可靠性分析、平臺插樁的結構可靠性分析、船舶碰撞的風險分析以及火災爆炸的風險分析。2.根據權利要求1所述的自升式海洋平臺的風險評估方法，其特征在于，所述風險評估方法還包括環境載荷的可靠性分析，所述環境載荷的可靠性分析通過現場觀測、數值模擬或風洞實驗的方法確定海洋平臺的風載荷。3.根據權利要求1所述的自升式海洋平臺的風險評估方法，其特征在于，所述極端載荷下的結構可靠性分析通過下列極限狀態方程來實現: Z = Qes.RS-Qss.SS 式中，Qks為采用結構極限分析得到相應的極限傾覆彎矩代表結構的體系抗力，Qss為采用海洋環境荷載分析得到相應環境載荷產生的傾覆力矩代表荷載效應，RS和SS為抗力和荷載效應計算模型的偏差系數；所述RS的分布特性是通過將蒙特卡洛法與非線性倒塌分析相結合，對材料性能等變量進行抽樣，然后將樣本代入非線性倒塌分析程序，得到一系列平臺極限承載力，最后對其進行統計分析得到的。4.根據權利要求1所述的自升式海洋平臺的風險評估方法，其特征在于，所述結構疲勞的可靠性分析采用非線性時域計算方法，其首先采用譜分析方法對自升式平臺的疲勞強度進行計算，然后在此基礎上，對自升式平臺的脈動風載荷進行數值模擬，同時綜合考慮動力效應和脈動風載荷的影響。5.根據權利要求1所述的自升式海洋平臺的風險評估方法，其特征在于，所述平臺插樁的結構可靠性分析通過對平臺插樁、拔樁、正常工作、風暴自存等工況時樁腿與海底巖土的相互作用機理進行分析得到...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡安康，周炳煥，郭海強，林一，郭宇，方華，
申請(專利權)人：中集船舶海洋工程設計研究院有限公司，中國國際海運集裝箱集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：