基于VS2010的FPSO外输指挥系统的开发

海上外输作业涉及到多工种协调配合,但海上大部分时间风浪较大,风浪流随时间变化莫测,外输作业时间长,FPSO外输原油时稳定输送的难度颇大,尤其当外输作业期间遇到突发天气情况时,仅凭个人经验很难协调多工种进行正常的外输作业。为此,在海工数值模拟的基础上,采用VS2010的可视化开发工具,运用模块化结构,以面向对象的程序开发方法进行软件设计,开发了世纪号FPSO外输指挥系统。系统是一套软硬件集成的完整系统,主要具有监测、预测及预警3大功能。系统以电子海图为背景,能为提油指挥人员实时了解水文气象信息、大缆拉力、船舶位置及艏向角等关键参考信息提供重要的技术保证。此外,系统还能提供相关预警提示信息的决策支持,实现了FPSO外输作业的科学化和规范化,可保障海上提油作业的安全性。     

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。     

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。     

基于AQWA的FPSO串靠提油作业中的拖轮适用性评估

FPSO原油串靠外输的过程中,提油轮与FPSO相对位置的保持是其安全作业的首要条件,一般由提油轮尾部的拖轮协助完成定位,因此拖轮拖力的大小成为提油安全作业的基础。目前,拖轮选配仅凭经验,缺乏理论依据。因此,通过对风、浪、流等环境载荷作用的数值计算,求出所需配备拖轮的拖力大小。建立系统力学平衡方程,对提油轮和FPSO进行几何建模,利用AQWA求出波浪力,根据经验公式计算风力和流力,最后得到允许作业环境条件下所需拖轮拖力的分布曲线。计算结果一方面可为拖轮能否安全作业提供评估依据,另一方面可为安全作业选配拖轮提供理论依据。     

明珠号FPSO串靠艉输改造方案研究

明珠号FPSO原采用旁靠外输方式,该方式对外输环境条件要求相对苛刻,外输作业时单点系泊力较大。明珠号投入BZ25-1油田生产后外输频次加大,为降低外输风险,拟将明珠号FPSO由旁靠外输改为串靠艉输。首先对明珠号FPSO串靠艉输改造方案进行了研究,论证了串靠艉输方案对周边油田设施的影响,并对艉输软管方案进行了比选,推荐了简易系泊+漂浮输油软管外输方案;而后较为详细地论述了上述外输方案中系泊系统、外输软管系统的设计,对穿梭油轮的要求等,并制订了风险应对措施。     

浅水非共线海况下FPSO运动与上浪分析

通过时域数值计算和模型试验分析FPSO在浅水非共线风浪流海况作用下的运动性能与舷侧甲板上浪情况。结果表明,艏摇角对于FPSO的摇荡影响显著,斜向迎浪,船舯附近比船艏和船艉处更容易发生甲板上浪;相同水深时,有义波较高海况下FPSO的横摇和纵摇运动响应反而较低,但上浪现象较严重;相同海况下,水深较浅时运动较小,符合浅水效应规律,但此时舷侧甲板上浪更为严重。     

内波流对井口吸入模块稳定性的影响研究

为研究内波流对井口吸入模块稳定性的影响，建立了井口吸入模块分析模型，采用p-y曲线法对土壤条件进行弹簧等效模拟，通过Morison方程计算海底内波流载荷，利用仿真分析软件ABAQUS分析了海况重现期、井口吸入模块材质和土壤类型对井口吸入模块稳定性的影响，并分析了极限工况下井口吸入模块的稳定性。研究结果表明：海况重现期是影响井口吸入模块稳定性的主要因素，井口吸入模块的稳定性随海况重现期的增大而降低，井口吸入模块前6阶固有频率随着材质弹性模量的减小而降低，随着土壤硬度的减小而降低。研究结果可为无隔水管钻井液闭式循环钻井技术的应用提供参考。     

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。     

浮式生产储油船(FPSO)迁航性能计算

应用作业海域波浪短期统计特征长期分布计算法、粘性阻力和风浪中阻力增加计算以及运动与荷载的频域Green函数的计算方法,提供了FPSO迁航海况选择、迁航阻力确定和船体运动与遭遇波浪荷载预报的计算方法和应用实例。计算方法和性能表达方式对于FPSO迁航作业设计具有工程应用意义。     

海上平台生产水热量回收利用研究

使用Aspen Hysys软件和Pipeflo软件模拟在南海某油田群平台上增加换热器,分析回收利用生产水热量后带来的经济效益。通过回收利用生产水热量加热上游海管来液,可以降低海管的压力损失,降低外输泵的压力和电量消耗;同时可以提高输往处理终端HYSY 115 FPSO的物流温度,降低终端加热器的功率。降低外输泵压力和终端加热器功率可以节省大量的电能,从而降低原油生产成本。