FPSO系泊系统载荷计算与分析——基于南海"奋进号"FPSO运动特性实船测量结果

通过实船测量获得了"天鹅"和"彩虹"台风过境过程中南海"奋进号"FPSO运动响应数据.根据实船测量数据,对业界普遍采用的FPSO水动力性能分析数值模型进行了修正.利用修正后的模型,将实船测量获得的船体运动响应数据作为输入项,采用非耦合数值分析技术对南海"奋进号"FPSO系泊系统在实际海况下的载荷进行了计算,并对其在恶劣...     

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。     

浅水环境下典型外单点系泊系统的特性分析

针对浅水环境下典型外单点系泊系统的结构特性,建立悬链锚腿式系泊系统(Catenary Anchor Leg Mooring System,CALM)、单锚摇臂式系统(Sal Yoke System,SYS)、水上软刚臂式系泊系统(Soft Yoke Mooring System,SYMS)3种单点系泊系统和浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)船体的多体水动力模型。基于船体与外单点系泊系统的时域耦合分析算法,综合考虑风、浪、流载荷的影响,计算得到FPSO的运动响应和外单点系泊系统所受载荷,统计和比较各单点系统的系泊性能和特点,为浅水环境下外单点系泊系统的设计研究提供理论依据。     

超强台风下“南海奋进”号FPSO系泊能力分析

基于水动力分析理论和三维绕射-辐射理论,采用频域分析方法,对"南海奋进"号FPSO浮体水下部分进行水动力计算。基于水动力分析结果,利用时域半耦合分析法对FPSO进行超强台风下的系泊系统分析,结果表明:"南海奋进"号FPSO在吃水为14.0~14.5m内系泊系统的受力最小,系泊力下降约9%至12%,抗台风能力在该装载状态下最强,临界工况提高到16级。     

通过优化配载提高FPSO应对超强台风能力的思路与方法探讨——以“海洋石油111”FPSO为例

以"海洋石油111"FPSO为例,综合考虑FPSO稳性、强度和系泊系统设计强度,通过水动力计算、系泊分析得出百年一遇各种风浪流组合环境下多种配载工况对系泊系统产生的最大系泊张力和FPSO系泊塔中心最大水平漂移距离,筛选出台风期间FPSO有利配载工况,在此基础上推算现有系泊系统能够承受的超过百年一遇设计条件的台风等级,为台风期间现场优化配载和决策提供参考。     

本期导读

正研究探讨RESEARCH DISCUSSION多点系泊超大型FPSO作业于有主控波浪等环境荷载方向、环境条件较温和的特定海域。掣链器将系泊荷载传递至船体结构上。《FPSO多点系泊掣链器基座结构分析》一文,以一艘深水超大型FPSO多点系泊掣链器及基座为研究对象,介绍了多点系泊的总体方案和基本设计、详细设计成果,分析了采用企业标准、船级社规范等对多点系泊系统设计和分析工况的要求。运用时域耦合水动力分析方法,计算了系泊缆准动态最大拉力和掣链器与船体结构界面处的荷载。运用有限元分析方法,分析了掣链器、基座及船体的结构强度,确定了系泊荷载对FPSO船体结构的影响范围,预测了掣链器基座和FPSO船体结构的疲     

FPSO多点系泊掣链器基座结构分析

多点系泊超大型FPSO作业于有主控波浪等环境荷载方向、环境条件较温和的特定海域。掣链器将系泊荷载传递至船体结构上。以一艘深水超大型FPSO多点系泊掣链器及基座为研究对象,介绍了多点系泊的总体方案和基本设计、详细设计成果,分析了采用企业标准、船级社规范等对多点系泊系统设计和分析工况的要求。运用时域耦合水动力分析方法,计算了系泊缆准动态最大拉力和掣链器与船体结构界面处的荷载。运用有限元分析方法,分析了掣链器、基座及船体的结构强度,确定了系泊荷载对FPSO船体结构的影响范围,预测了掣链器基座和FPSO船体结构的疲劳寿命。     

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。     

超大型FPSO码头系泊设计分析

超大型FPSO码头系泊采用岛式码头系缆布置方案。详细设计阶段对FPSO进行了模型风洞试验,测得FPSO的风、流荷载系数;采用OCIMF规范计算风、流荷载。采用Flory-Remery方法计算过往船舶的船行波对FPSO码头系泊的影响荷载;采用MOSES软件建立了FPSO码头系泊各种工况的分析模型,模拟了驳船、系泊缆绳和橡胶护舷碰垫等的约束,应用非线性时域耦合和准静态分析方法,研究不规则波浪作用下FPSO的运动响应、系泊缆绳拉力和橡胶护舷碰垫上的碰撞力等。为FPSO系泊结构和设备设计、总装码头规划和建设以及系泊作业安全提供了理论依据和技术指导。     

圆筒形FWPSO在中国南海环境条件的适应性分析

为了考察圆筒形浮式结构物在中国南海的适用性,以为中国南海某油田开发研发的具有修井、生产、储油、外输功能为一体的圆筒形FWPSO(浮式修井生产储卸油轮)为研究对象,结合水池试验结果对浮体运动及极端环境条件下多点系泊系统进行了运动响应模拟分析,并与在中国南海作业的船型FPSO以及半潜式生产平台的运动特性进行了对比,结果表明:圆筒形FWPSO结构形式具有良好的耐波性,其运动性能及系泊系统限位能力可满足设备设施在南海环境条件下的安全使用需求。建议我国海洋工程界加快圆筒形浮式设施的研发,力争早日在中国南海实现工程应用。     

浸没式外输浮筒的动力响应影响

针对南海边际油田开发实际项目中概念设计的浸没式外输浮筒开展水动力响应分析和时域耦合分析,研究不同阻尼比、浮筒不同几何形状对浸没式外输浮筒水动力性能和时域运动响应以及系泊线张力的影响。结果表明：阻尼越大、浸没式浮筒几何形状越细长,浮筒的时域运动响应和锚链张力越小;几何形状对浮筒频域、时域运动响应的影响趋势不同。     

系泊系统运动响应计算研究

介绍了一种计算系泊系统在波浪上运动响应的频域方法。采用频域格林函数法与有限差分法分别计算系泊浮体与锚泊线的运动特性,通过耦合迭代,计算了系泊系统的频域运动响应特性。最后,采用本方法计算了系泊FPSO的运动响应,通过对计算结果的分析表明本方法简单、实用,可以提供具有工程精度的锚泊性能预报。     

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。     

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。     

考虑内波流影响的南海八号钻井平台锚泊能力分析评估

南海八号钻井平台在我国南海某油田钻井作业时,遭遇了内波流的作用,对平台的锚泊系统和钻井作业产生了一定的影响。结合南海特有的内波流环境条件,分析评估了南海八号钻井平台的锚泊能力。首先对平台的锚泊系统配置、海洋环境进行了介绍,然后就平台原设计环境条件进行了锚泊能力评估,平台水动力计算依据三维势流理论,采用挪威船级社DNV的Hydro D和Deep C软件,对南海八号半潜式钻井平台进行了水动力分析,并建立了平台系统耦合运动空间离散有限元模型的动平衡方程。重点评估了内波流作用下平台的定位能力,分析了平台遭遇不同内波流流速下平台的偏移、锚缆张力、锚的水平载荷,提出了可供平台作业方参考的工程建议。     

深吃水圆筒型核能平台水动力特性与运动响应性能

深吃水圆筒型核能平台的设计吃水与主体直径相近，主尺度特征有别于现有圆筒型海工平台。为探究其性能特点，针对深吃水圆筒型核能平台的水动力特性和时域运动响应展开计算研究。采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法模拟平台横摇和垂荡自由衰减，并基于二次阻尼模型计算相应阻尼因数；基于势流理论计算平台响应幅值算子(Response Amplitude Operator, RAO)和固有周期，并结合南海典型海况对平台的运动响应性能和适用性进行分析评估。结果表明：深吃水圆筒型核能平台垂荡、横摇和纵摇固有周期均长于常见波浪周期；平台纵荡运动主要受二阶波浪载荷影响，低频特性明显；垂荡和纵摇运动受自身固有频率影响较大，垂荡同时表现出波频特性。深吃水圆筒型核能平台总体运动性能良好，适应南海海况，所得结果可为工程应用提供相关参考。     

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。     

单点系泊深海养殖工船水动力性能

为研究更加适合于深海养殖网箱工船的系泊方案,基于时域耦合理论,使用SESAM软件建立深海养殖网箱工船船体,在DeepC中建立系泊系统的耦合分析模型.根据系泊缆线布置方式的不同,对组式系泊和均布散射系泊进行对比分析.从船体的运动响应和系泊缆的张力两个方面,对比分析在不同浪向角和多种波浪载荷下的系泊性能.结果 表明,对于深...