适应南海海况的FPSO系泊系统设计与运动响应

为保障一艘多点系泊浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）在南海恶劣海况下的安全作业,设计外转塔式系泊系统,并对船体线型进行优化分析。基于三维势流理论,应用Wadam软件建立水动力计算模型,研究不同船型方案下的FPSO频域水动力性能,最终确定优选船型。通过时域耦合动力分析方法研究FPSO系泊船体在风、浪、流作用下的运动响应特性,对比船型优化前后的运动响应和系泊缆张力结果。计算结果表明,减小艉柱倾角、增大艏柱倾角能在一定程度上降低该型FPSO在南海的纵摇和垂荡运动响应,系泊系统设计满足船级社规范要求。     

风浪联合作用下深水半潜式平台运动响应模型试验研究

以一座工作水深为1 500 m的深海半潜式钻井平台为例,采用混合模型试验技术,对其在400 m等效截断水深锚泊系统系泊下进行模型试验研究,缩尺比取为1∶100,分别进行了静水试验、规则波以及不规则波试验.对比数值计算结果与试验结果,对平台的运动响应进行研究分析.     

深水半潜式平台系泊系统时域研究

基于三维势流理论,运用时域动力耦合分析方法,对一座半潜平台系泊系统进行时域分析。模拟计算了不规则波中半潜平台的一阶波频运动、二阶慢漂运动以及系泊缆张力响应,并给出相关历时曲线数据。计算显示,系泊缆张力与半潜平台水平运动联系紧密,在水平自由度内,平台二阶慢漂运动的运动幅度要大于一阶波频运动幅度,对于半潜平台系泊系统模拟,二阶慢漂运动是影响锚泊系统的主要因素。     

极限波浪作用下半潜式平台水动力特性

针对在极限波浪作用下的半潜式海洋平台的水动力特性,采用基于边界元法的AQWA水动力学软件对其进行数值模拟研究。建立某半潜式海洋钻井平台的三维水动力频域分析模型,通过数值计算得到平台的附加质量、辐射阻尼和运动响应;通过Cumins法将频域计算结果转换引入时域分析模块,建立平台的三维水动力时域分析模型,计算平台在工作和自存工况下的时域水动力响应,并将低频响应与波频响应进行对比,同时计算与校核在两种工况下的系泊绳系泊力,并由此优化设计确定平台的系泊系统;采用确定性设计波法确定在不同工况下的设计波,通过接口命令流将波浪载荷映射在平台整体结构上,由此可以得到平台在不同工况下的波浪载荷;给出半潜式海洋平台水动力计算及分析的系统性方法及实例,对半潜式海洋平台初步方案设计具有一定的参考价值。     

风浪流中Truss Spar平台耦合动力响应分析

采用时域耦合分析方法,研究了Truss Spar平台浮体/系泊/立管系统在不规则波浪及风流作用下的耦合动力特性问题.比较分析了SCR及TTR两种立管形式对平台浮体运动响应及其系泊张力变化特性的影响,同时还考虑了在极端海况下当有系泊断裂时,平台运动响应及其系泊张力的变化特性.研究表明,在耦合立管后,平台运动响应及系泊张力特性变化明显,特别是耦合TTR时,平台运动响应及系泊张力幅值显著减小.当平台遭遇恶劣海况发生系泊断裂时,对平台运动响应及其系泊系统动力响应特性都会产生显著影响.     

6 MW单柱型浮式风力机系泊链预张力对运动响应特性的影响

以6 MW海上单柱浮式风力机为研究对象,运用时域耦合分析方法探讨系泊链水平预张力对浮式风力机系统整体运动响应特性的影响。数值研究结果表明:增加系泊链水平预张力能有效改善浮式风力机的纵荡和垂荡运动,对浮式风力机纵摇和横摇运动的影响有限。根据系泊链预张力对浮式风力机整体运动的影响特性优化系泊系统,优化后的浮式风力机具备良好的总体运动响应,该系泊系统能保证浮式风力机的安全。所得结论对浮式风力机系泊系统设计具备一定参考意义。     

多点系泊FPSO截断设计及其总体响应分析

对西非海域某一作业水深1 700m的多点系泊FPSO系泊系统进行了等效水深和水平截断设计,以解决海洋工程模型试验水池尺度限制的问题。通过调整系泊缆的长度、轴向刚度和空气中单位长度质量,保证其悬链线形状及静态特性与全水深系统一致。最后对整个FPSO进行时域耦合计算分析,对比发现截断后系泊系统的静态特性、平台运动响应和系泊线受力与全水深情况吻合较好。结果表明截断设计的方法是合理可行的,能够满足试验要求。     

基于MOSES的FPSO限位作业中拖船布置方案适用性分析

为了将浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）限定在特定区域,给出一套FPSO限位作业拖船布置方案,并对该方案进行数值仿真计算,基于MOSES软件将FPSO、软钢臂、系泊腿和限位拖缆构成限位分析多刚体耦合计算模型,根据不同的装载和环境工况,通过频域分析计算响应幅值算子（Response Amplitude Operator,RAO）,在时域下模拟FPSO的运动响应,应用统计方法对运动响应和拖缆的受力进行统计并计算最大值,计算结果为限位作业的安全可行提供参考依据。     

系泊油轮靠球减振性能分析

基于某油田PSP平台靠泊系统,提出了一种新型减振靠球.同时,建立了油轮停靠平台时的水动力分析模型,进行了油轮运动的频域计算;在频域分析的基础上,考虑护舷及靠球的综合作用,建立了系泊油轮、护舷及靠球系统的耦合分析模型,计算了靠泊状态油轮的波浪载荷,油轮运动,系泊张力及油轮对平台的撞击力.计算表明,采用减振靠球后,油轮的运动和系泊状态的碰撞载荷明显减小,设计的靠球减振效果显著,可以在系泊油轮减振抗冲击方面使用.     

深海半潜式平台的水动力及系泊系统时域耦合分析

该文利用有限元分析软件ANSYS和水动力计算软件AQWA进行了有限元建模和水动力特性研究。考虑复杂的海洋环境载荷,包括随机波浪载荷、风载荷和流载荷的多重作用,浮式平台与系泊缆索之间的相互影响,采用时域耦合的分析方法对深海领域复杂工况下的半潜式钻井平台的水动力性能和系泊性能进行了分析。研究结果表明,规则波频域下,在纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇、艏摇各方向上,附加质量和附加阻尼随着波浪频率的增加,呈现先增大后减小的趋势,但局部均有起伏,平台在高频波浪区域内运动性能表现良好,响应幅值较小。同时,通过将浮式平台和系泊系统进行时域耦合分析,得出在环境力入射角为45°时,平台运动响应的幅值和系泊系统缆索的最大张力符合规范要求。     

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。     

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。     

基于实测波频数据的海洋核动力平台多体动力特性评估

基于现有的渤海浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）实测数据,开展海洋核动力平台（Marine Nuclear Power Platform,MNPP）定位系统多体动力特性分析。建立MNPP定位系统的多刚体动力学模型,通过MNPP与渤海某FPSO的响应幅值算子（Response Amplitude Operator,RAO）,计算FPSO船体实测数据与MNPP响应的比例系数;根据FPSO船体实测数据计算MNPP 六自由度数据,并采用经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）方法保留原始数据的波频成分,在此基础上计算定位系统的系泊回复能力和各铰节点的受力行为。通过与FPSO软刚臂系泊系统受力状态进行对比分析,验证MNPP定位系统在实测海况下设计的合理性。可为MNPP系泊结构设计和安全运行提供科学的分析手段。     

基于BCALoD的FPSO软刚臂系泊系统疲劳分析

针对软刚臂系泊系统铰节点在服役过程中出现的疲劳损伤问题,提出一种基于原型监测和局部密度双向聚类算法（Bidirectional Clustering Algorithm based on Local Density,BCALoD）的疲劳寿命计算方法。采用BCALoD算法对获得的船体六自由度进行工况分类,运用多体动力学将运动数据转算为受力时程,将其作为铰节点疲劳寿命分析的载荷谱。采用Abaqus软件建立各铰节点有限元模型以计算热点应力,结合Miner线性疲劳累积损伤理论和雨流计数方法计算疲劳寿命。进一步分析评估基于实测数据的铰节点疲劳设计指标,指出该FPSO软刚臂上铰节点的疲劳寿命不足以支持其完成服役,且各铰节点难以统一维护和更换。本研究可为在役软刚臂系泊系统的疲劳寿命计算提供一种新的载荷处理方法,为未来海洋平台的设计提供参考。     

FPSO转塔系泊系统的技术特征及发展趋势

结合国外设计研究成果,系统地阐述了目前FPSO转塔系泊系统的技术特征和适用范围,并列举了几种新型转塔系泊形式,同时对研究中的热点问题进行了探讨,以探索转塔系泊的发展方向。     

基于AB-1756的FPSO软钢臂系泊润滑控制系统升级改造

FPSO软钢臂系泊润滑控制系统通过自动控制,实现向系泊系统各润滑点强制注入润滑脂进行润滑,对于维持FPSO软钢臂系泊系统设备完整性、流程稳定性、人员安全性有举足轻重的作用。渤海某FPSO软钢臂系泊润滑系统运行至今已十几年,由于原设备功能较少,稳定性差,带来许多亟需解决的问题。为提高设备、流程稳定性,该文对润滑控制系统进行研究,并提出一种润滑控制系统升级改造方案。该润滑系统升级改造投入使用后,解决了存在的设备安全隐患、生产流程隐患和人员安全隐患。该文主要阐述了该FPSO软钢臂系泊润滑系统升级改造的思路、硬件选型和相关软件组态,对其他类似的系统和设备具有借鉴意义。     

浮式生产储卸油装置的若干关键技术问题

鉴于对浮式生产储卸油装置的运动性能、结构强度和作业安全都有很高的要求。本文就甲板上浪、FPSO与穿梭油轮的多单元耦合作用、系泊特性、水深对运动的影响、疲劳评估和水弹性分析等关键技术问题做了综述，以期对浮式生产储卸油装置的设计、作业和维护有一定的参考价值。     

单点系泊系统快速修复技术

单点系泊是FPSO最为常用的系泊方式,保持单点的完整性对于FPSO安全以及整个油田的生产至关重要。文章以海洋石油102单点修复项目为例,详细论述水上软刚臂单点组成、单点坏损情况、修复策略、单点系泊头修复、海缆修复以及YOKE修复等关键技术。海洋石油102单点修复项目涉及的难题和创新将为今后类似单点系泊系统完整性管理以及单点快速修复提供良好的借鉴。