CN111959711B - 一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法和装置，该方法包括：自升式平台在压载及调平船体的过程中，通过应变传感器实时检测桩腿结构应力状态的变化；基于桩腿结构应力状态的变化对自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型；采用重构后的有限元模型模拟船体调平过程，并获取模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数；根据模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数实施调平船体作业，并利用桩腿应变在线监测装置采集船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化，以监控船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化是否小于预设的应力阈值。该实施例方案避免或减少了调平船体过程中对平台结构的二次损伤。

Description

一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法和装置
技术领域
本文涉及海洋石油钻井平台作业技术，尤指一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法和装置。
背景技术
自升式钻井平台(自升式平台或平台)是海上移动平台的一种，因其定位能力强、作业灵活、可移动性能好、价格低廉等特点，是近海油气勘探开发中的主力装备。据统计，全球自升式平台约占移动式钻井装置总数的60％以上，为石油勘探开发做出了巨大贡献。随着海洋石油开发技术的发展，自升式平台水深适应能力从60米扩大到122米甚至更深海域，随之而来的是需要面对更加复杂的海底地质情况。刺穿是自升式平台在作业期间经常遭遇的意外，很多情况下导致平台结构受损，造成重大经济损失。刺穿(Punch-through)俗称踩鸡蛋壳，是自升式平台在预压载过程中遇到上硬下软的海底地层时，上部硬地层被桩靴刺破后，出现的一种无法控制的桩靴快速沉降的现象。
针对这种现象，自升式平台预压载通常的做法是：平台船底离开水面大约1米到2米之间，船体重量通过升降装置齿轮传递给桩腿，通过在压载舱内灌满海水来增加桩腿和桩靴施加给海底地层的压力，用以模拟平台可能遇到的最大重量荷载和环境荷载。但由于压载过程中船体的压载舱内都有压载水，一旦发生刺穿，桩腿及船体与桩腿接触部位的载荷过大，易造成桩腿和船体结构或相关设备的损坏。且损伤的桩腿及其他结构都被包围在船体结构内，不容易通过直接的方法较精确地测量损伤程度。因此在船体倾斜、桩腿可能发生损伤的情况下，如何较准确地检测相关结构是否损伤及损伤程度，并根据实际的结构状态提出安全调平平台的操作方法，以减少降船过程中及后续恶劣天气对平台结构的损伤，使得平台可以快速脱险，保证人员及设备的安全成为现在亟需解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法和装置，能够准确地检测平台桩腿结构是否损伤，为安全地调节平台提供了技术基础，避免或减少了调平船体过程中对平台结构的二次损伤。
本申请实施例提供了一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法，所述自升式平台包括桩腿应变在线监测装置，所述方法可以包括：
所述自升式平台在压载及调平船体的过程中，通过所述应变传感器实时检测桩腿结构应力状态的变化；
基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型；
采用所述重构后的有限元模型模拟船体调平过程，并获取模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数；
根据所述模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数实施调平船体作业，并利用所述桩腿应变在线监测装置采集船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化，以监控船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化是否小于预设的应力阈值。
在本申请的示例性实施例中，所述基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型可以包括：
根据所述自升式平台压载刺穿地层过程中的平台参数以及包括所述桩腿结构应力状态在内的自升式平台监控数据重构关于所述自升式平台的有限元模型；
采用重构后的有限元模型模拟所述自升式平台压载刺穿过程，并获取刺穿后桩腿和桩靴承受的垂向力QV和水平力QH，并根据所述垂向力QV和水平力QH再重构有限元模型；
其中，所述平台参数包括：平台刺穿前的气隙、每个舱室压载水量、平台船体横向位移以及平台船体倾斜角度。
在本申请的示例性实施例中，所述基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型还可以包括：
采用再重构有限元模型模拟船体调平过程，并获取模拟过程中桩腿结构应力状态的变化；
轮流启动所述自升式平台上的每个桩腿的升降装置进行船体调平测试；
在所述船体调平测试中实时采集桩腿结构应力状态的变化，并根据模拟过程中获得的桩腿结构应力状态的变化以及实时采集的桩腿结构应力状态的变化优化再重构后的有限元模型，并将优化后的有限元模型作为所述重构后的有限元模型。
在本申请的示例性实施例中，所述在所述调平测试中实时采集桩腿结构应力状态的变化，并根据模拟过程中获得的桩腿结构应力状态的变化以及实时采集的桩腿结构应力状态的变化优化再重构后的有限元模型包括：
比较船体调平过程中实时采集的桩腿结构应力状态的变化和模拟获得的桩腿结构应力状态的变化之间的差异，并根据所述差异调整所述有限元模型中的一个或多个预设的边界条件，以优化所述再重构后的有限元模型，使得优化后的有限元模型模拟船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化始终小于预设的应力阈值。
在本申请的示例性实施例中，所述采用优化后的有限元模型模拟船体调平过程可以包括：起升刺穿端船体以及降低未刺穿端船体。
在本申请的示例性实施例中，所述根据所述自升式平台压载刺穿地层过程中的平台参数以及包括所述桩腿结构应力状态在内的自升式平台监控数据重构关于所述自升式平台的有限元模型可以包括：
将所述平台参数和所述自升式平台监控数据作为输入数据输入预存的有限元模型；
由所述有限元模型将所述输入数据作为模拟数据对所述自升式平台刺穿地层的实际压载过程进行模拟。
在本申请的示例性实施例中，所述通过所述应变传感器实时检测桩腿结构应力状态的变化可以包括：
实时根据所述桩腿结构应力状态的变化改变所述应变传感器自身的拉伸状态；
将所述拉伸状态的变化数据转化为数字数据和/或模拟数据，传输给所述自升式平台的主控单元，实现对所述桩腿结构应力状态变化的实时检测。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：
将多次自升式平台刺穿地层的压载过程中获取的平台参数以及自升式平台监控数据作为压载过程模拟数据进行存储，并对应存储不同压载状态下的边界条件调整数据，以作为不同压载状态下的应对措施。
本申请实施例提供了一种自升式平台的压载刺穿后船体调平装置，可以包括处理器、计算机可读存储介质和桩腿应变在线监测装置，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令被所述处理器执行时，实现上述任意一项所述的自升式平台的压载刺穿后船体调平方法。
在本申请的示例性实施例中，所述桩腿应变在线监测装置可以包括：数据传输装置以及一个或多个应变传感器；
所述应变传感器，通过所述数据传输装置与所述处理器相连，将实时采集的桩腿结构应力状态传输给所述处理器。
在本申请的示例性实施例中，所述应变传感器通过固定支架安装在平台上导板和下导板之间桩腿的撑管和/或弦杆上。
本申请实施例可以包括：所述自升式平台在压载及调平船体的过程中，通过所述应变传感器实时检测桩腿结构应力状态的变化；基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型；采用重构后的有限元模型模拟船体调平过程，并获取模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数；根据所述模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数实施调平船体作业，并利用所述桩腿应变在线监测装置采集船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化，以监控船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化是否小于预设的应力阈值。通过该实施例方案，实现了准确地检测平台桩腿结构是否损伤及损伤程度，为安全地调节平台提供了技术基础，避免或减少了调平船体过程中对平台结构的二次损伤，使得平台可以快速脱险，保证了人员及设备的安全。
本申请实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例的自升式平台的压载刺穿后船体调平方法流程图；
图2为本申请实施例的桩腿应变在线监测装置示意图；
图3为本申请实施例的船体横向位移示意图；
图4为本申请实施例的桩腿内各构件的应力示意图；
图5为本申请实施例的桩腿应变在线监测装置在桩腿上的安装位置示意图；
图6为本申请实施例的自升式平台的压载控制装置组成框图；
图7为本申请实施例的自升式平台的压载刺穿后船体调平方法示意图。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
本申请实施例提供了一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法，所述自升式平台包括桩腿应变在线监测装置，如图1、图7所示，所述方法可以包括步骤S101-S104：
S101、所述自升式平台在压载及调平船体的过程中，通过所述应变传感器实时检测桩腿结构应力状态的变化；
S102、基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型；
S103、采用所述重构后的有限元模型模拟船体调平过程，并获取模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数；
S104、根据所述模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数实施调平船体作业，并利用所述桩腿应变在线监测装置采集船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化，以监控船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化是否小于预设的应力阈值。
自升式平台桩腿刺穿事件给船东带来大量的经济损失。国际上虽然在刺穿的发生及预防上存在较多的研究，但刺穿的发生仍难以避免，因此应注重平台作业中的刺穿预防措施及刺穿后的应对措施。
在本申请的示例性实施例中，为解决常规压载作业方法在潜在刺穿地层易造成平台刺穿后结构损伤问题，尤其是对于刺穿可能性较大的井位，本申请实施例提出了一种负气隙压载作业方法，即在压载的大部分过程中，使部分平台船体沉没在海水中，通过减少船体吃水量增大平台桩靴对地层的压力。但海水中的船体承受波浪及海流形成的环境载荷的作用，如果环境载荷过大，容易对桩腿结构造成损伤，因此提出了一种桩腿应变在线监测装置，可以通过桩腿撑管及弦杆上安装的桩腿应变在线监测装置，实时检测桩腿结构应力状态的变化。
在本申请的示例性实施例中，所述通过所述应变传感器实时检测桩腿结构应力状态的变化可以包括：
实时根据所述桩腿结构应力状态的变化改变所述应变传感器自身的拉伸状态；
将所述拉伸状态的变化数据转化为数字数据和/或模拟数据，传输给所述自升式平台的主控单元，实现对所述桩腿结构应力状态变化的实时检测。
在本申请的示例性实施例中，如图2、图5所示，该桩腿应变在线监测装置可以包括一个或多个应变传感器2及固定支架4和数据传输装置，应变传感器2可以通过固定支架4安装在自升式平台的桩腿3的撑管或弦杆上，应变传感器2的主体部分可以为光纤光栅传感器或其他形式传感器，应变传感器2可以固定在螺杆结构上，可调节固定支架4的螺母1使应变传感器2处于拉伸状态(形成一定的拉伸预应力)；应变传感器2可以通过数据线缆5与数据传输装置连接，通过有线或无线方式将数据传输给自升式平台的处理器(或称主控单元)内的平台图形模型和有限元模型。
在本申请的示例性实施例中，所述平台参数可以包括以下任意一种或多种：平台刺穿前的气隙、每个舱室压载水量、平台船体横向位移以及平台船体倾斜角度。
在本申请的示例性实施例中，所述基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型可以包括：
根据所述自升式平台压载刺穿地层过程中的平台参数以及包括所述桩腿结构应力状态在内的自升式平台监控数据重构关于所述自升式平台的有限元模型；
采用重构后的有限元模型模拟(反算)所述自升式平台压载刺穿过程，并获取刺穿后桩腿和桩靴承受的垂向力QV和水平力QH，并根据所述垂向力QV和水平力QH再重构有限元模型。
在本申请的示例性实施例中，重构有限元模型目的是保证有限元模型(FEM模型)能够准确模拟刺穿后的平台的应力状态。在本申请的示例性实施例中，所述根据所述自升式平台压载刺穿地层过程中的平台参数以及包括所述桩腿结构应力状态在内的自升式平台监控数据重构关于所述自升式平台的有限元模型可以包括：
将所述平台参数和所述自升式平台监控数据作为输入数据输入所述自升式平台的主控单元内预存的有限元模型；
由所述有限元模型将所述输入数据作为模拟数据对所述自升式平台刺穿地层的实际压载过程进行模拟。
在本申请的示例性实施例中，桩腿应变在线监测装置可以将实时采集的桩腿结构应力状态传输给所述处理器，然后可以以所述自升式平台监控数据(包括该桩腿结构应力状态)以及自升式平台实际承载重量、风速、海流速度等参数作为输入条件修正有限元模型；最后可以根据获取的作业海域海况预报，通过修正后的有限元模型模拟出自升式平台在上述风、浪、流等海洋环境条件下以及最大压载水量条件下自升式平台结构许可的最大吃水深度DMAX(负气隙)。
在本申请的示例性实施例中，所述基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型还可以包括：
采用再重构有限元模型模拟船体调平过程，并获取模拟过程中桩腿结构应力状态的变化；
轮流启动所述自升式平台上的每个桩腿的升降装置进行船体调平测试；
在所述船体调平测试中实时采集桩腿结构应力状态的变化，并根据模拟过程中获得的桩腿结构应力状态的变化以及实时采集的桩腿结构应力状态的变化优化再重构后的有限元模型，并将优化后的有限元模型作为所述重构后的有限元模型。
在本申请的示例性实施例中，轮流启动所述自升式平台上的每个桩腿的升降装置进行船体调平测试，目的是在刺穿后的平台施加载荷，以判断增大或减小桩腿弦杆载荷后各桩腿结构应力的变化趋势，实测调平测试过程中最大应力的管件/已变形的管件的应力变化走向，避免关键管件进一步损伤或二次损伤。
在本申请的示例性实施例中，所述采用优化后的有限元模型模拟船体调平过程可以包括：起升刺穿端船体以及降低未刺穿端船体。
在本申请的示例性实施例中，所述在所述调平测试中实时采集桩腿结构应力状态的变化，并根据模拟过程中获得的桩腿结构应力状态的变化以及实时采集的桩腿结构应力状态的变化优化再重构后的有限元模型包括：
比较船体调平过程中实时采集的桩腿结构应力状态的变化和模拟获得的桩腿结构应力状态的变化之间的差异，并根据所述差异调整所述有限元模型中的一个或多个预设的边界条件，以优化所述再重构后的有限元模型，使得优化后的有限元模型模拟船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化始终小于预设的应力阈值。
在本申请的示例性实施例中，桩靴约束可以包括固定约束、弹性约束、铰接约束三种模拟方式。固定约束极少采用，只是理论上意义；弹性约束QM，是最常用的边界模拟方式；铰接约束，相当于QM＝0。桩靴约束最直接的表观为船体横向位移(如图3所示)，其影响为桩腿内各构件的应力(如图4所示)，其中，a为拉应力最大区域，b为压应力最大区域。因此对边界条件最直接的优化是桩靴弹性约束的QM。
在本申请的示例性实施例中，在自升式平台压在过程中，一旦发生刺穿事件，可以通过桩腿应变在线监测装置密切观察并记录桩腿结构的应变应力变化，从而判断刺穿过程中哪些结构发生塑性变形；同时根据平台各舱室压载水量、平台船体横向位移、倾斜角度等参数可以重构平台有限元模型，通过对比监测的桩腿结构变形量与模拟得出的变形量优化桩靴约束等边界条件，得到符合平台实际状态的有限元模型，并进一步通过有限元模型计算平台各升降装置和/或导向装置等的受力，判断采取升船、降船、增大拖船等外部拉力及其他措施的可行性。根据每一步操作产生的桩腿结构应变/平台整体变形调整作业措施，最终完成应急作业。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：当监控到船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化大于或等于预设的应力阈值时，停止调平过程，并可以再次调整优化后的有限元模型中的一个或多个边界条件，并在此根据调整边界条件后的有限元模型再次模拟船体调平过程，获取新的平台参数和桩腿结构应变变化，根据新的平台参数和桩腿结构应变变化再次进行船体调平作业。通过该实施例方案，可以很好地避免船体结构的损坏。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：
将多次自升式平台刺穿地层的压载过程中获取的平台参数以及自升式平台监控数据作为压载过程模拟数据进行存储，并对应存储不同压载状态下的边界条件调整数据，以作为不同压载状态下的应对措施。
在本申请的示例性实施例中，所有的平台桩腿结构的在线监测数据、每一步作业程序导致的桩腿结构应变状态变化、有限元模型的模拟数据都可以录入到数据库中。作业结束后通过复盘刺穿过程、平台调平作业过程、计算机模拟过程等进一步优化桩靴约束等边界条件，减少模拟计算的试错量、提高模拟计算的准确度。最终数据库内将包括多种模式的刺穿状态模拟及可行的应对措施，通过对比实测桩腿结构变形及模拟变形，并提出可行的应急措施供作业人员选择，提高刺穿后应急处理效率。
在本申请的示例性实施例中，通过有限元模型模拟海上钻井平台压载过程的方案可以采用现有的任何可实施方案，在此对于具体的有限元模型模拟方案不做限制。
在本申请的示例性实施例中，所有的平台桩腿结构在线监测数据、每一步作业程序导致的桩腿结构应变状态变化、有限元模拟数据都录入在数据库中。作业结束后通过复盘刺穿过程、平台调平作业过程、计算机模拟过程等进一步优化桩靴约束等边界条件，减少模拟计算的试错量、提高模拟计算的准确度。最终数据库内将包括多种模式的刺穿状态模拟及可行的应对措施，通过对比实测桩腿结构变形及模拟变形，并提出可行的应急措施供作业人员选择，提高刺穿后应急处理效率。
本申请实施例还提供了一种自升式平台的压载刺穿后船体调平装置A，如图6所示，可以包括处理器11、计算机可读存储介质12和桩腿应变在线监测装置13，所述计算机可读存储介质12中存储有指令，当所述指令被所述处理器11执行时，实现上述任意一项所述的自升式平台的压载刺穿后船体调平方法。
在本申请的示例性实施例中，所述桩腿应变在线监测装置可以包括：数据传输装置以及一个或多个应变传感器；
所述应变传感器，通过所述数据传输装置与所述处理器相连，将实时采集的桩腿结构应力状态传输给所述处理器。
在本申请的示例性实施例中，所述应变传感器可以通过固定支架安装在桩腿的撑管和/或弦杆上。
在本申请的示例性实施例中，前述的方法实施例中的任意实施例均适用于该装置实施例，在此不再一一赘述。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (9)

1.一种自升式平台的压载刺穿后船体调平方法，其特征在于，所述自升式平台包括桩腿应变在线监测装置，所述桩腿应变在线监测装置包括：数据传输装置以及一个或多个应变传感器，所述方法包括：
所述自升式平台在压载及调平船体的过程中，通过所述应变传感器实时检测桩腿结构应力状态的变化；
基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型；
采用所述重构后的有限元模型模拟船体调平过程，并获取模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数；
根据所述模拟过程中的平台船体及桩腿应力最优参数实施调平船体作业，并利用所述桩腿应变在线监测装置采集船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化，以监控船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化是否小于预设的应力阈值；
所述基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型包括：
根据所述自升式平台压载刺穿地层过程中的平台参数以及包括所述桩腿结构应力状态在内的自升式平台监控数据重构关于所述自升式平台的有限元模型；
采用重构后的有限元模型模拟所述自升式平台压载刺穿过程，并获取刺穿后桩腿和桩靴承受的垂向力Qv和水平力QH，并根据所述垂向力Qv和水平力QH再重构有限元模型；
其中，所述平台参数包括：平台刺穿前的气隙、每个舱室压载水量、平台船体横向位移以及平台船体倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的自升式平台的压载刺穿后船体调平方法，其特征在于，所述基于所述桩腿结构应力状态的变化对所述自升式平台的有限元模型进行一次或多次重构，并获取重构后的有限元模型还包括：
采用再重构有限元模型模拟船体调平过程，并获取模拟过程中桩腿结构应力状态的变化；
轮流启动所述自升式平台上的每个桩腿的升降装置进行船体调平测试；
在所述船体调平测试中实时采集桩腿结构应力状态的变化，并根据模拟过程中获得的桩腿结构应力状态的变化以及实时采集的桩腿结构应力状态的变化优化再重构后的有限元模型，并将优化后的有限元模型作为所述重构后的有限元模型。
3.根据权利要求2所述的自升式平台的压载刺穿后船体调平方法，其特征在于，所述在所述船体调平测试中实时采集桩腿结构应力状态的变化，并根据模拟过程中获得的桩腿结构应力状态的变化以及实时采集的桩腿结构应力状态的变化优化再重构后的有限元模型包括：
比较船体调平过程中实时采集的桩腿结构应力状态的变化和模拟获得的桩腿结构应力状态的变化之间的差异，并根据所述差异调整所述有限元模型中的一个或多个预设的边界条件，以优化再重构后的有限元模型，使得优化后的有限元模型模拟船体调平过程中桩腿结构应力状态的变化始终小于预设的应力阈值。
4.根据权利要求1所述的自升式平台的压载刺穿后船体调平方法，其特征在于，所述根据所述自升式平台压载刺穿地层过程中的平台参数以及包括所述桩腿结构应力状态在内的自升式平台监控数据重构关于所述自升式平台的有限元模型包括：
将所述平台参数和所述自升式平台监控数据作为输入数据输入预存的有限元模型；
由所述有限元模型将所述输入数据作为模拟数据对所述自升式平台刺穿地层的实际压载过程进行模拟。
5.根据权利要求1所述的自升式平台的压载刺穿后船体调平方法，其特征在于，所述通过所述应变传感器实时检测桩腿结构应力状态的变化包括：
实时根据所述桩腿结构应力状态的变化改变所述应变传感器自身的拉伸状态；
将所述拉伸状态的变化数据转化为数字数据和/或模拟数据，传输给所述自升式平台的主控单元，实现对所述桩腿结构应力状态变化的实时检测。
6.根据权利要求1所述的自升式平台的压载刺穿后船体调平方法，其特征在于，所述方法还包括：
将多次自升式平台刺穿地层的压载过程中获取的平台参数以及自升式平台监控数据作为压载过程模拟数据进行存储，并对应存储不同压载状态下的边界条件调整数据，以作为不同压载状态下的应对措施。
7.一种自升式平台的压载刺穿后船体调平装置，其特征在于，包括处理器、计算机可读存储介质和桩腿应变在线监测装置，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令被所述处理器执行时，实现如权利要求1-6任意一项所述的自升式平台的压载刺穿后船体调平方法。
8.根据权利要求7所述的自升式平台的压载刺穿后船体调平装置，其特征在于，所述桩腿应变在线监测装置包括：数据传输装置以及一个或多个应变传感器；
所述应变传感器，通过所述数据传输装置与所述处理器相连，将实时采集的桩腿结构应力状态传输给所述处理器。
9.根据权利要求8所述的自升式平台的压载刺穿后船体调平装置，其特征在于，所述应变传感器安装在桩腿的撑管和/或弦杆上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113418460A (zh) * 2021-06-10 2021-09-21 中国地质大学（武汉） 一种基于光纤传感器的管道变形监测装置及方法
CN117870954B (zh) * 2024-03-07 2024-05-10 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种基于密集分布式光纤传感的自升式平台风险监测系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104912049A (zh) * 2015-06-02 2015-09-16 浙江海洋学院 一种防倾覆的自升式海洋平台
CN105568949A (zh) * 2016-03-07 2016-05-11 上海尚鉴机械工程有限公司 自升式海洋平台调平方法
CN106351226A (zh) * 2016-10-19 2017-01-25 中交第航务工程局有限公司 整平船防穿刺预压载方法
CN107643103A (zh) * 2017-10-19 2018-01-30 中石化石油工程技术服务有限公司 自升式钻井平台操船安全实时监控系统
CN207228085U (zh) * 2017-07-26 2018-04-13 吉林省松辽江河治理有限责任公司 勘探平台用调平系统及自升式勘探平台
CN110263402A (zh) * 2019-06-12 2019-09-20 中国船级社 一种自升式平台穿刺距离计算方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7258510B2 (en) * 2001-03-29 2007-08-21 Masasuke Kawasaki Systems and methods useful in stabilizing platforms and vessels having platforms and legs

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104912049A (zh) * 2015-06-02 2015-09-16 浙江海洋学院 一种防倾覆的自升式海洋平台
CN105568949A (zh) * 2016-03-07 2016-05-11 上海尚鉴机械工程有限公司 自升式海洋平台调平方法
CN106351226A (zh) * 2016-10-19 2017-01-25 中交第航务工程局有限公司 整平船防穿刺预压载方法
CN207228085U (zh) * 2017-07-26 2018-04-13 吉林省松辽江河治理有限责任公司 勘探平台用调平系统及自升式勘探平台
CN107643103A (zh) * 2017-10-19 2018-01-30 中石化石油工程技术服务有限公司 自升式钻井平台操船安全实时监控系统
CN110263402A (zh) * 2019-06-12 2019-09-20 中国船级社 一种自升式平台穿刺距离计算方法

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