张紧式系泊方式对深水半潜平台性能影响研究

张紧式系泊是一种适用于深水定位的系泊方式。针对作业水深为2 000 m的半潜式钻井平台,设计了不同的张紧式系泊布置方案,通过系泊系统耦合分析,对方案逐步优化,最终确定系泊系统参数。并在确定的系泊布置形式下,分析了平台作业状态下的运动性能,可为平台系泊系统设计提供参考。     

浅水新型FPSO张紧式多点系泊系统时域分析

为了确定新型圆角倒棱台形FPSO(IQFP)的系泊系统方案,进一步研究浅水张紧式多点系泊系统的基本特性,考虑风、浪、流的联合作用,对IQFP张紧式多点系泊系统进行了作业工况和生存工况下的时域耦合运动响应分析,得到了浮体运动和系缆张力的时历曲线。研究结果表明,浮体的水平偏移和系缆的张力都符合规范要求,系泊性能优良。在此基础上,通过谱密度分析,从能量角度对浅水张紧式系泊特性进行分析。分析结果表明,与悬链线式系泊相比,采用张紧式多点系泊的浅水IQFP的浮体低频运动响应很微小,而系缆张力中波频力和低频力所占比例几乎相同,从而进一步验证了张紧式多点系泊系统适用于浅水海域的优越性。     

张紧式系泊水下浮筒动力响应特性

对一种新型可移动式水下张紧系泊浮筒型油气外输终端系统进行模型试验,详细研究该水下浮筒系统的动力响应和张紧式系泊的受力特性,发现水下系泊浮筒在顶浪时除纵摇运动外还存在垂直于波浪方向的横向运动,张紧式系泊受力呈现脉冲载荷特性。研究为张紧式浮筒外输终端系统的设计提供理论依据。     

不同系泊缆组合对FLNG单点系泊系统特性的影响

单点系泊系统设计是FLNG(浮式液化天然气生产储卸装置)总体布置的关键点之一。为了探究不同系泊缆组合对FLNG单点系泊系统特性的影响,采用Ariane软件,基于时域计算方法,分析了中间缆为钢缆和聚酯缆的悬链线式系泊系统方案及聚酯缆张紧式系泊系统方案的系泊特性。结果表明:对于悬链线式系泊系统,中间缆为钢缆时,随着预张力增大,缆绳最小安全系数和最小躺底长度先变大后变小,作用在FLNG上的环境载荷变小;中间缆为聚酯缆时,随着预张力增大,缆绳最小安全系数和最小躺底长度逐渐变小,作用在FLNG上的环境载荷比钢缆方案下的小,但变化规律较复杂。中间缆为聚酯缆时最大系泊缆张力和转塔最大偏移量均比采用钢缆时要小,但系泊缆最小躺底长度要大;中间缆采用钢缆时锚容易定位,但对于深水海域,钢缆自重较大;而采用聚酯缆时锚不易定位,且缆绳总长较长,成本较高。与聚酯缆悬链线式系泊系统相比,聚酯缆张紧式系泊系统的缆绳规格较大,总成本优势不大。研究成果可为单点系泊系统的合理选型及设计提供参考。     

深水半潜式平台聚酯纤维系泊方案分析

基于某目标气田深水半潜式生产平台的动力特性,其系泊方案拟采用一套张紧型聚酯纤维系泊系统。根据ABS推荐方法,采用耦合动力学分析技术,对该系泊方案进行了强度与疲劳分析,研究了不同系泊刚度模型对校核结果的影响,并开展了环境条件、平台吃水及缆绳拖曳力系数等因素的敏感性分析。分析结果表明:在设计环境条件下,系泊系统的极限强度与疲劳寿命均可满足规范要求;相对于静动态刚度结合模型,上下边界刚度模型将产生更大的系泊张力与疲劳损伤;对于系泊缆绳强度而言,最不利环境条件是当谱峰周期取其标准值时,此外深水条件下系泊缆绳的黏性拖曳力系数对缆绳张力的影响较大。本文研究结果可为聚酯纤维应用于深水系泊系统提供参考。     

深水FPSO船体与系泊的时域耦合分析

为了得到特定海况下合理的系泊方式,基于时域耦合理论,采用SESAM软件建立FPSO船体和系泊系统的耦合分析模型,从FPSO船体的运动响应和系缆张力两个角度,分别研究了张紧式系泊和悬链式系泊、单点系泊和多点系泊、单点系泊组式和分式布置、张紧式系泊张紧角、单点系泊风浪流夹角,以及月池开孔等因素对FPSO动力响应的影响。结果表明,对工作于恶劣海况的FPSO采用单点张紧式系泊的组式布置更为合理。且张紧角在30°~45°之间时,FPSO运动位移和系缆张力均在安全范围内,FPSO水平运动对风载荷较为敏感,系缆张力值对流的入射方向较为敏感。     

极端载荷下半潜式平台系泊方法及性能对比

以某深水半潜式平台为研究对象,针对1 400 m 工作水深的12点系泊系统,采用时域耦合分析方法对比分析南海某设计工况下张紧式系泊与悬链线式系泊平台的运动响应和系泊缆动力特性,进而研究极端载荷作用下受力最大的系泊缆断裂时二者的变化情况。结果表明：与悬链线式系泊相比,无论是完整状态抑或是破断状态,张紧式系泊均具有更好的系泊性能,但聚酯缆材料的刚度非线性程度较大。分析结果可为系泊系统的设计与选择提供参考。     

深海半潜式平台系泊系统设计研究

概述了张紧式系泊系统的研究方向和设计方法,针对一深海半潜式平台,设计了三段式系泊缆,通过对各种系泊方式的静力分析比较,确定了该平台的系泊方式。     

深水半潜式平台聚酯缆张紧式系泊研究

该文主要研究了聚酯缆张紧式系泊在深海作业条件下的相关性能。首先总结聚酯缆材料的非线性伸长特性及规范法规的相关要求,针对1 500m作业水深下的半潜式平台的相关参数设计了聚酯缆材料的张紧式系泊系统,并对系泊系统在作业工况和自存工况下进行了时域耦合动力分析,根据规范对平台运动位移和线张力采用不同轴向刚度值进行模拟,分析了单根破断对耦合系统的影响,并校核计算结果,发现完全符合规范要求。     

浅水恶劣环境下单点系泊系统设计

随着海洋石油资源的开发,内转塔单点系泊逐渐成为恶劣环境下FPSO定位的主流系泊方式之一。无论是可解脱系泊系统还是永久式系泊系统,内转塔单点系泊的水深适应性都得到了广泛的认可。然而,对于浅水下的内转塔单点系泊设计有着如下的挑战:恶劣的自然环境使得FPSO具有较大的低频漂移运动,系泊系统需要有足够的恢复力特性。该文针对中国南海水深为90m左右的FPSO设计内转塔单点系泊系统,该FPSO为新建15万吨级FPSO,使用内转塔单点系泊系统定位。针对设计恶劣的环境条件(500年一遇)设计了系泊系统,进行扫略分析并进行了立管校核。计算结果表明:该系泊系统性能良好,满足规范和立管设计要求。     

极地半潜式钻井平台系泊系统设计

针对1艘设计用于极地海域作业的半潜式钻井平台开展系泊系统设计工作。对平台的系泊定位能力进行分析与校核。系泊设计的水深范围为100~500 m,环境条件筛选一年一遇海况作为作业工况设计海况,百年一遇海况作为自存工况设计海况。为验证平台在夏季无冰海况和弱冰情季节有冰条件下的平台系泊定位性能,选取风、浪、流载荷作为非冰期的主要环境载荷,选取风、流、冰载荷作为初、末冰期的主要环境载荷。计算结果表明,如不考虑冰山等恶劣情况,选用常规锚链作为系泊系统可满足平台在极地海域的夏季和弱冰期的作业需求。     

浅水八角形FPSO永久多点系泊系统研究

设计了浅水八角形FPSO聚酯缆永久多点系泊系统,该系泊系统由9根系泊缆组成,分成3组均匀分布在FPSO周围,每根系泊缆包括桩锚、锚链、中水浮筒和聚酯缆。对八角形FPSO的运动性能及聚酯缆系泊系统的系泊力进行了分析,结果表明:八角形FPSO具备优良的运动性能,聚酯缆系泊系统具有良好的操作性和经济性。     

浅析半潜式钻井平台的模型试验

半潜式钻井平台具有抗风浪能力强、甲板面积和可变载荷大、适应水深范围广、钻机能力强和具有多种作业功能等特点。但由于其所处的海洋作业环境和地质条件恶劣,浮式生产系统技术复杂、投资巨大、风险极高。因此,如何正确地获得其在严酷海洋环境下的运动、受力以及甲板是否上浪等技术性能十分重要,这些性能参数是决定和设计半潜式钻井平台结构、总体布置及其动力定位、系泊系统等相关系统的重要依据。本论文通过对水池模型试验数据进行分析分析,确定该船型在一定的环境条件下的水动力数据、运动响应、定位等数据是否满足设计要求。     

新型浮式钻井生产储卸油装置结构总强度分析

目前我国深水海域处于开发早期阶段,较适合采用既有钻井功能又集成了采油、储油功能的浮式生产钻井储卸油装置(FDPSO),作为独立生产装置,可以大幅降低油田初期开发费用。选取一种新型的八角形FDPSO结构,基于深海环境条件和装载工况,建立整体结构数值模型,依据三维辐射绕射理论和谱分析法计算波浪载荷,确定设计波参数,将设计波载荷传递到整体结构有限元模型,最终得到了总体结构的应力分布规律。研究结果可为我国深远海油气田早期开发的FDPSO结构设计提供理论参考。     

极浅水大潮差海域漂浮式海上光伏阵列系泊系统优化设计

面向海上太阳能资源开发,提出一种轻量化单层框架式漂浮式海上光伏支撑结构。为应对极浅水、大潮差给漂浮式海上光伏阵列系泊系统设计带来的极大挑战,考虑风、浪、流等环境载荷联合作用,采用时域耦合动力分析方法对漂浮式光伏阵列与系泊系统整体动力响应进行数值仿真,探究不同系泊参数对模块阵列运动响应和系泊缆受力等的影响规律。结果表明,合理选择系泊半径、浮子位置、浮子净浮力和预张力大小等可有效改善漂浮式海上光伏模块阵列的运动响应和系泊缆张力。基于此对系泊系统进行优化设计,并给出满足工程要求的系泊系统设计方案。     

深水FPSO单点系泊系统重量控制研究

应用三维势流理论及非线性时域耦合分析方法,在FPS0运动响应及系缆动力响应符合规范的前提下,通过使用张紧式系泊系统、复合系缆以及在系缆上添加浮筒等不同方式,达到控制系泊系统总重量的目的,为深水FPSO单点系泊的设计与研究提供了有效参考。     

新型北极冰区半潜式钻井平台及其系泊定位能力分析

为降低北极海上油气勘探开发成本,迫切需要适合北极作业的海洋工程装备。针对这一问题提出一种可以用于北极海上钻井作业的新型半潜式钻井平台概念。该平台采用6立柱双浮筒形式,平台立柱上部设计为倾斜形式以降低作用在平台上的冰载荷。为保证破碎后的海冰不影响钻井作业,平台设计立管防护装置和锚链防冰装置。分别对平台设计条件、主尺度、系泊系统设计情况进行介绍,并采用商业分析软件对平台在夏季和有冰季节的系泊定位能力进行分析。分析结果表明：该半潜式钻井平台可在北极夏季开阔水域和冬季海面结冰情况下进行钻井作业;平台可在1.0 m厚的海冰作用下保持作业能力,在1.5 m厚的海冰作用下保持自存能力;平台系泊定位能力满足北极钻井作业的要求。     

用于圆筒形FWPSO的导向绳张紧器系统设计

在国外现有导向绳张紧器研究基础上,设计一套具有自主知识产权的海洋浮式钻井平台导向绳张紧器系统;提出导向绳张紧器系统的原理设计以及针对圆筒形FWPSO的布置设计,依据API和ASME等相关标准重点设计导向绳张紧器系统的滑轮、液压缸、蓄能器、空气压力容器等关键零部件结构,从理论上计算液压缸、蓄能器、空气压力容器等关键零部件的壁厚以及相关尺寸,并针对空气压力容器上的开孔部位应力水平较高的现象,进行开孔补强的具体计算。计算结果表明,设计开发的导向绳张紧器系统能够满足性能要求,具有良好的适应性。     

导管架节点裂纹的卡箍加强维修

南海东部海域某平台导管架水下X撑检测出裂纹,在确定无法用打磨方式进行修复的情况下,决定采用张紧式灌浆卡箍进行修复。介绍了采用灌浆卡箍、机械式卡箍、张紧式灌浆卡箍修复海洋平台受损杆件的结构形式以及优缺点;结合工程案例,论述了张紧式灌浆卡箍滑移力、螺栓张紧力、卡箍环空中水泥强度等的设计计算方法,并给出了计算结果。工程应用表明,采用张紧式灌浆卡箍修复导管架X撑裂纹,达到了良好的预期效果,满足了结构强度的要求;另外,相对于其他水下焊接修复技术,采用卡箍进行维修的方案具有作业风险小、维修后结构设施更加安全可靠、适应性更广等优点。     

深水半潜平台悬链线式系泊系统耦合动力分析

探讨悬链线式系泊系统的基本特性,分析系泊缆直径、长度和预张力角度对系泊缆动力特性的影响,初步计算分析了1500m水深时较为经济的悬链线式系泊系统,结果表明改变系泊缆布置角度和系泊缆数目可以在一定程度上改善系统的运动响应和动力效应,但是深水悬链线式系泊系统经济性和平台作业能力等问题仍需研究。