我国石油资源储量不足,消费量大,由于国内主力油田均已进入开发中后期,产能持续萎缩,导致石油进口量逐年增加。2012年我国石油对外依存度达56.5%,已经连续第四年超过国际安全警戒线50%,国际能源机构预测我国对国际市场依存度2030年将达到82%,远远超过危及国家能源安全的警戒线。因此,中国经济社会可持续发展面临的石油资源约束日益凸显。据地质调查,全球范围内45%的石油资源总量来自于海洋,海底大陆架57%的面积是石油天然气沉积盆地,辽阔的海洋为我国能源发展提供了新方向。近年全球获得的重大石油勘探中,有近50%来自于深海,其中包含墨西哥湾、巴西东南近海、西非几内亚近海和中国南海,向深海发展已成当今石油开发的趋势。目前,作为深海石油开发主要载体的钻井储油平台装备与技术,是各国争夺的战略核心领域。在上述背景下本文开展了国际首座第六代圆筒型钻井储油平台浮态制造研究,主要内容包含有以下几个方面：在圆筒型钻井储油平台制造过程中,面对制造条件特殊和下水困难,我们提出了浮态制造新方法。它利用水的浮力作为支撑,先以半潜驳甲板为工作平台,使用水下旋转工艺来完成平台底层的制造；半潜驳下沉撤离后,以浮在水面上的底层为制造平台,采用“分层叠加,逐层制造”的方式制造钻井储油平台。该方法解决了在没有超大型专用船坞和船台情况下,建造巨型尺寸海工装备的关键技术难题,已成功应用到Sevan Driller (?)占井储油平台的制造,为海洋工程装备制造提供了重要参考。使用水动力分析软件AQWA,以中国南海为模拟海况,先对比分析了圆筒型和船型钻井储油平台在风暴自存状态下的运动响应,结果表明圆筒型钻井储油平台的垂荡、横摇和纵摇运动响应幅值都低于船型平台,且固有周期远离风暴情况波浪周期,拥有较好的运动响应和抗倾能力。后分析了双层底结构对圆筒型钻井储油平台运动响应的影响,结果表明在风暴自存状态下,双层底平台的垂荡、横摇、纵摇的固有周期大于单层底平台,且在风暴情况波浪周期外；随着双层底平台直径的增加,其使用效率逐渐降低,因此现有双层底平台适合在我国南海生产作业。研究结果对钻井储油平台的结构选型具有参考意义。对浮态制造中的水下旋转工艺进行数学理论建模及优化研究。模型考虑了半潜驳尺寸规格、制造工厂吊运能力、底层中间预留钻探石油区域、工人操作缓冲距离等实际约束,建立了以底层环形分段数量最小、每个环形分段内分段数量最小的数学理论模型,最后确定优化的水下旋转角,使用Sevan Driller钻井储油平台验证了数学理论模型的正确性和有效性。在此基础上提出了基于半潜驳建造的圆筒型深海钻井储油平台底层的分段划分方法,已成功申请PCT国际发明专利。研究结果为浮态制造海洋工程装备的推广提供了理论参考。考虑钻井储油平台底层和半潜驳尺寸规格等实际约束,建立了水下旋转角度数学理论模型,并提出了旋转角度可变的水下旋转工艺装置,装置包含对圆弧形底座、供电装置、计算机、电源线路和控制线路,已成功申请国家发明专利。最后以Sevan Driller钻井储油平台底层为实例,旋转角度可变的水下旋转工艺装置,结合水下旋转角度数学模型,能够对钻井储油平台底层进行水下旋转工艺操作。研究结果为浮态制造海洋工程装备的推广提供了重要参考。提出了通过支撑调节圆筒型钻井储油平台底层分段预制力的方法,已成功申请国家发明专利。在浮态制造中,钻井储油平台底层的制造是以半潜驳甲板为工作平台,不同形式的支撑排列会影响到焊缝施加给分段的力,我们将这种力定义为分段预制力。分段预制力的作用在于当得知某一分段的受力情况,通过支撑调节分段预制力形成一个相反的力,来改善底层分段的受力情况,最后该方法用于制造Sevan Driller (?)占井储油平台的底层。研究结果为浮态制造海洋工程装备提供了重要参考。