摘 要

钻井船是目前海洋油气开采过程中重要的设备之一，其安全性对于油气开采以至于经济发展都有着重要的作用。钻井船需要稳定的环境才能保证船上钻井设备的正常运行，且为了频繁的调遣需求又要有相对好的灵活性，设计航速一般在10kn以上。所以，钻井船对耐波性以及过度加速度等船体性能有较高要求。在钻井船设计与生产的过程中，对船体进行耐波性预报可以确定船舶再何种风浪下形势是较为安全的，也能保证船员在船上作业生活工作时的安全性。对于过度加速度的评估，不仅可以保证船员的舒适性，还可以确保钻井船上的各种仪器设备在安全稳定的条件下进行作业。因此在满足钻井船上各项设施的布置需求下，对船体进行耐波性预报和过度加速度评估是十分重要的。

本文通过广泛的查阅国内外文献资料，对基本理论和计算软件的学习，计算船体再规则波中的频响函数，对船舶在不规则波中的运动进行预报，以及衡准对过度加速度一、二层薄弱性。了解二代稳性衡准的前沿发展，学习IMO最新的二代稳性衡准的计算方法，根据毛老师提供的基本船型，完成钻井船的建模与响应的静水力与耐波性的计算，完成耐波性预报和过度加速度第一、二层的薄弱性衡准评估，并对耐波性、过度加速度进行评估。

关键词 钻井船，耐波性，二代稳性，过度加速度

Abstract

Drilling ship is one of the important equipment during the process off finding oil and gas extraction in the ocean, and its safety plays an important role in oil and gas extraction and even economic development.The drilling ship needs a stable environment to ensure the normal operation of the drilling equipment on the ship, and to have relatively good flexibility for frequent dispatching needs, the design speed is generally above 10kn.So, drilling ships have high requirements for hull performance such as seakeeping and excessive acceleration.During the design and production of the drilling vessel, forecasting the wave resistance of the hull can gauge the safety of the ship in the wind and waves, ensure the comfort and safety of the crew, and ensure the safety and economy of the hull.The evaluation of excessive acceleration can not only ensure the comfort of the crew, but also ensure that various instruments and equipment on the drilling ship operate under safe and stable conditions. Therefore, in order to meet the requirements of the layout of various facilities on the drilling ship, it is very important to predicting seakeeping and excessive acceleration evaluation on the hull.

In this paper, through extensive reference to domestic and foreign literature, the basic theory and calculation software for ship motion prediction in waves, as well as the principles and calculation methods of vulnerability criteria level 1 and vulnerability criteria level 2 are summarized and learned. Understand the cutting-edge development of SECOND GENERATION INTACT STABILITY CRITERIA, learn the latest IMO calculation method of the second-generation intact stability criterion, and complete the calculation of the hydrostatic and seakeeping of the drilling vessel modeling and response based on the basic ship type provided by Teacher Mao. Complete wave resistance prediction and assessment of the weakness criteria for vulnerability criteria level 1 and vulnerability criteria level 2, and evaluate the wave resistance and excessive acceleration.

Key words:drilling ship,seakeeping,second generation intact stability criteria,excessive acceleration

目 录

第一章 绪论 1

背景与意义 1

1.2船舶耐波性预报及过度加速度衡准概述 2

1.3本文主要工作 3

第二章 建立模型及静水力计算 3

2.1软件简介 3

2.1.1solidworks软件简介 4

2.1.2Maxsurf软件简介 4

2.2建立模型 4

2.3静水力曲线绘制 5

第三章 耐波性预报 8

3.1船舶摇荡预报的一般程序 8

3.2基本说明 9

3.3频响计算原理 10

第四章 过度加速度衡准 20

4.1过度加速度衡准计算原理 20

4.1.1过度加速度第一层薄弱性衡准 20

4.1.2过度加速度第二层薄弱性衡准计算原理 22

4.2过度加速度薄弱性衡准计算过程 25

4.2.1第一层过度加速度薄弱性衡准计算过程^[3] 25

4.2.2第二层过度加速度薄弱性衡准计算过程 25

第五章 结论与展望 26

5.1结论 26

5.2展望 26

参考文献 28

致谢 30

第一章 绪论

背景与意义

目前世界上的主要能源是石油和天然气，石油和天然气也是世界上重要的战略物资，各国都十分重视。随着陆上石油逐渐枯竭，不少国家将眼光放到了海洋石油上。目前海上石油的开发主要依靠钻井船来进行。

海洋中石油和天然气的探寻开采是陆地石油探寻开采的延续，开采的方式由简单到复杂，开采的海域越来越深，但开采的过程却是越来越安全、高效了。海上石油探勘正式开始的标志，是从1887年美国加利福尼亚的海岸上钻开了世界上第一口海上勘探井开始的。1967年我国渤海海域的海1井发现了工业油流，我国迈入了海洋油气探寻开发的阶段。截至2019年2月，波斯湾、北海、里海、北极地区、巴西海域、墨西哥湾、澳大利亚海域、西非浅水区、中国海域等地区发现了大小不同、深浅海域的海底油田。目前，在世界海洋中已找到了581处油田。其在欧洲地中海、北海、北亚得里亚海、黑海、里海、波斯湾、墨西哥湾等海域均有分布。我国的油田在渤海、东海、北部湾、南海等海域均有分布。

钻井船是浮船式钻井平台，是目前海洋油气开采过程中重要的设备之一，其安全性对于油气开采以至于经济发展都有着重要的作用。对于一般的钻井船来说，是由机动船或者驳船改造的，船厂将钻井设备布置在船上，工作时让船稳定的漂浮于指定水域^【14】。目前钻井船均适用于深、浅水域作业。现代的钻井船与以前相比解决了不能深水作业的问题，还具有操纵性好，工作水域广，工作条件多，可使用就旧船改造等优点。但是钻井船也有很多缺点，例如，工作效率低，适宜在平稳海况下进行作业；由于钻井设备高度较高，使得钻井船受风浪影响大且对波浪敏感，稳定性差，造成安全性问题。因此在钻井船设计与生产过程中对船体进行耐波性预报和过度加速度的衡准是必要且关键的。