1、遼闊的海洋蘊藏著豐富的資源，隨著世界油氣需求的增加，海底油氣的開采向水深450～1500米的深水域和水深1500米以上的超深水域發(fā)展。隨著水深的增加，傳統(tǒng)的導(dǎo)管架和重力式等平臺由于自重和成本的大幅度增大而不適合深水開發(fā)，因此適于深海作業(yè)的鉆采生產(chǎn)系統(tǒng)成為了研究的熱點。 目前適用于深海油氣鉆采生產(chǎn)的平臺型式主要有：張力腿平臺、Spar和半潛式平臺。與其它兩種平臺相比，半潛式平臺具有相對總投資小，更大的甲板空間和甲板可變載荷，更強的

2、生產(chǎn)能力，更大的工作水深范圍，易于改造并具備鉆井、修井、生產(chǎn)等多種工作功能，無需海上安裝，全球全天候的工作能力和自存能力等優(yōu)點?？紤]投資成本、工作水深范圍、井口數(shù)目、服務(wù)年限和工作地域等因素，半潛式平臺將是滿足深海作業(yè)的更佳的選擇。隨著油氣開采向深海進軍，半潛式平臺進入了新的發(fā)展階段，世界各國的公司和研究機構(gòu)投入了大量的資金進行第六代半潛式平臺的研發(fā)。 在目前新一代半潛式平臺繁榮發(fā)展的背景條件下，本論文對深海半潛式平臺的發(fā)展趨勢

3、作詳細分析，對深海半潛式平臺初步設(shè)計中的一些問題進行了研究。 本論文的主要工作包括以下幾個方面： 1、對半潛式平臺的發(fā)展過程、新一代半潛式平臺的發(fā)展趨勢和特點進行了介紹，綜述了與半潛式平臺初步設(shè)計有關(guān)的若干方面的研究現(xiàn)狀和研究成果。 2、以一第六代半潛式平臺為母型，設(shè)計了四種常用的半潛式平臺型式模型，通過波浪中的垂蕩性能、完整穩(wěn)性、拖航阻力和船體鋼料重量等幾方面的比較分析，選取合適的深海半潛式平臺型式。

4、3、根據(jù)二維切片理論求解平臺的水動力系數(shù)，綜合考慮經(jīng)濟性和波浪上的運動性能，建立了深海半潛式平臺的多目標(biāo)優(yōu)化模型。進行正交設(shè)計，研究各設(shè)計變量對目標(biāo)函數(shù)的影響程度?？紤]到水動力系數(shù)計算和運動方程的非線性，采用多目標(biāo)優(yōu)化遺傳算法一改進的非劣解排序遺傳算法進行優(yōu)化設(shè)計，得到多目標(biāo)優(yōu)化問題的Pareto解。從結(jié)果中選取三個具有代表性的方案進行分析，認(rèn)為經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，平臺的固有周期都遠離常規(guī)波浪的周期，都具有良好的運動性能。通過對比，認(rèn)為平臺的

5、運動性能有進一步改善的可能，但超過一定范圍時，其改善的效果很小，反而會使成本急劇加大，優(yōu)化意義不大。并選擇了居中的一個方案作為初步設(shè)計結(jié)果。 4、采用三維勢流理論，對所設(shè)計半潛式平臺在波浪中的運動響應(yīng)和所受的波浪載荷進行詳細的計算分析，并采用P-M波譜進行了短期和長期預(yù)報。所得頻域計算結(jié)果可用于系泊設(shè)計的分析計算。 5、通過模型試驗測量平臺在規(guī)則波中的垂蕩運動響應(yīng)及三個位置的氣隙，驗證了計算方法的可靠性。 6、在

6、深水中，懸鏈線系泊系統(tǒng)已經(jīng)不適用，張緊式系泊系統(tǒng)逐漸成為主要的系泊方式。為了克服傳統(tǒng)的鏈索系泊纜在深水系泊應(yīng)用中重量過大的問題，提高平臺的可變載荷，對于新型的合成系泊纜的研究也應(yīng)運而生，目前各種合成系泊纜如尼龍、聚酯繩等已廣泛應(yīng)用于深水系泊。本論文概述了張緊式系泊系統(tǒng)目前的研究方向和設(shè)計方法，設(shè)計了鋼絲繩-聚酯繩-鋼絲繩三段式系泊纜，并對九種不同布置方式的張緊式系泊系統(tǒng)進行靜力分析，研究在2500米水深的超深水條件下，系泊纜的布置方式對

7、系泊系統(tǒng)的回復(fù)力性能的影響程度，以及系泊纜在設(shè)計環(huán)境條件下的張力變化規(guī)律。 7、采用時域分析方法，將平臺在波浪中的運動響應(yīng)頻域結(jié)果轉(zhuǎn)化到時域，考慮各種非線性的影響和系泊纜的動力特性分析，使預(yù)報更加可靠。引入風(fēng)、浪、流的聯(lián)合作用，采用耦合分析的方法，綜合考慮半潛式平臺和系泊系統(tǒng)的相互作用，得到作業(yè)工況和自存工況情況下波浪載荷、平臺運動和系泊纜張力的各種時歷結(jié)果。在對各種時歷結(jié)果進行處理后，可得到各種結(jié)果的譜密度和Weibull概率