随着世界各国对油气资源的持续开发,陆地油气资源正处于逐年递减的趋势,全球石油与天然气“消费者”的目光逐渐转向能源丰富的极地地区。这些地区冬季漫长,气候严寒,钻井平台的设计需要满足以下几个要求:一是要满足工作人员在低温环境下正常工作的要求;二是满足平台关键舱室内的设备和管路在低温环境下正常作业的要求。本文以极地冰区钻井防寒工艺的课题为研究背景,主要研究极地海洋钻井平台关键舱室及管路的保温和加热方法。根据传热学基本理论,分析了极地海洋钻井平台关键舱室及管路的散热机理。基于热力学第一定律,分析了舱室内部的温度分布。利用ICEM软件建立了极地海洋钻井平台关键舱室保温层模型并划分网格,利用Fluent软件对保温舱室瞬态非均匀温度场进行了数值模拟,对网格进行了独立性验证,确定了合理的网格划分方式,得到了极地海洋钻井平台保温舱室内部的温降曲线。根据极地海洋钻井平台保温材料的种类与性能对比,结合Fluent软件模拟不同保温材料种类和厚度情况下对保温舱室的保温加热效果,优选出聚异氰脲酸酯作为钻井平台的保温材料,确定了舱室保温层的最佳厚度和保温层的组成结构。对不同保温材料导热系数、保温层厚度、环境温度、舱室外壁与外界空气的换热系数对舱室保温效果的影响进行了参数化分析。根据极地海洋钻井平台热源系统加热方式的对比,优选热空气加热系统。利用Fluent软件模拟探究不同加热强度、热源的位置和数量、出风角度等对加热工况时舱室内部非均匀温度场的影响,确定了加热器的空间分布以及最佳出风角度。建立了极地海洋平台关键保温舱室的加热功率计算方法,最终确定了舱室的加热功率。针对不同外界环境温度情况下,进行UDF子程序的编译,求解加热器停止加热后内部平均温度的“窗口期”。建立极地海洋钻井平台管路热损失的计算方法,对极地平台的蒸汽管路与周围环境之间导热、对流和辐射的耦合传热进行了数值分析,比较不同的环境温度、雷诺数、辐射强度、保温层特性和管路布局对蒸汽管路保温效果的具体影响。对极地海洋钻井平台的其它关键设备包括固控系统等保温方法进行了分析。