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。     

多点系泊FPSO串靠外输作业安全距离研究

针对1 500 m水深的多点系泊FPSO串靠外输作业方案,研究适用于中国南海不同重现期风浪流极值环境海况下的外输安全距离。先基于三维势流理论利用SESAM软件对FPSO外输作业过程中所需的穿梭油轮进行水动力特征分析,得到船舶在风浪流载荷作用下的位移。再利用Or-caFlex软件对外输作业系统整体进行多体耦合的时域模拟,并分别对挪威北海和中国南海的外输安全距离进行估算。研究结果表明:过分纵荡可以作为估算安全距离的方法之一;针对中国南海北部重现期为1 a一遇的海况条件,外输作业安全距离推荐为68 m;当中国南海北部海域重现期为10 a一遇时,外输作业安全距离推荐为105 m。研究结果有助于FPSO外输作业安全距离的进一步研究,对降低外输作业过程中的碰撞风险具有实际意义。     

FPSO的现状与关键技术

FPSO(浮式生产系统)是海洋油气开发中极具竞争力的海工设备,它兼有生产和储油的双重作用,具有适应水深范围广、抗风浪能力强、投资较省、见效快、可重复使用、风险小等特点,适用于远离海岸的中、深海及边际油田开发。文章分析了国内外FPSO的发展现状,介绍了FPSO的种类以及FPSO的海底井口、船体、系泊定位、油气处理、储油与外输等5大系统,简述了FPSO主体结构的设计原则,对FPSO的荷载组合及特殊部位进行了说明,并提出了发展建议。     

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。     

氮气吹扫技术在渤海友谊号浮式生产储油装置上的应用

利用柴油置换外输软管中原油存在浪费资源、操作费用高的问题.根据理论计算和模拟试验结果,通过对渤海友谊号浮式生产储油装置(FPSO)原油外输系统进行适当技术改造,新增了氮气发生装置等设备,采用氮气替代柴油进行外输作业后软管内存油的吹扫、置换,不仅大大降低了操作成本,而且所产氮气还用于其它工艺管线、压力容器的氮化处理,提高了生产的安全性,也实现了海上油气生产节能降耗、环保的目标.     

深海FPSO电气系统的设计研究

海上油气工程装备已成为海洋油气资源开发中重点关注的内容。FPSO(浮式生产储卸油装置)抗风浪干扰性强、能长期系泊、储卸油量大、投资少、收益快及能转移、可重复使用,与其他形式相比,FPSO更适于边际和深海油田开发。为更好地理解深海海洋工程装备电气系统的设计方法,以一艘307×74m级FPSO为例,分析了FPSO的电气系统的特点,并结合生产实际情况,重点研究了FPSO电气系统装备,指出了设计过程中应注意的关键点。     

海上外输软管方案比选

外输软管是全海式油田生产系统中连接FPSO和提油轮的通道,在使用过程中如果操作失误或者控制系统失灵会导致阀门急速关闭从而引起水击,对外输系统安全和海洋环境造成威胁。某油田外输海管由于事故造成损伤,需要重新更换。对外输软管设计的三个方案进行比选研究,通过水力计算选择适宜的配置方案,利用HYSYS和PVT Sim软件建立流体包,使用OLGA对三个方案四种工况下正常操作和事故情况时最大水击压力进行模拟计算。研究发现,20″软管和16″软管构成的单路软管系统设置简单,满足4 500 m3/h流量下正常工况和事故工况安全操作要求,为了确保安全,外输软管系统需要设置爆破片。     

氮气吹扫外输软管技术在渤海油田FPSO装置上的应用

介绍了氮气发生装置的工作原理,阐述了利用氮气发生装置产生的氮气吹扫外输软管的技术思路及其在BZ28-1油气田FPSO外输中应用的效果。使用氮气替代柴油进行FPSO外输作业外输漂浮软管置换,实现了节省柴油、降低操作成本的目的,同时该技术的应用也符合国家和公司节能减排、环保的要求,经济效益非常显著。     

基于STAR-CCM+平台和OCIMF方法的FPSO流载荷计算与分析

为保证FPSO提油作业安全进行,研究FPSO流载荷不同计算方法的适用性。以某FPSO为研究对象,采用CATIA平台进行FPSO三维建模,基于CFD软件STAR-CCM+平台,采用标准k-ε湍流模型封闭RANS方程,自由液面采用VOF法进行模拟求得FPSO纵向、横向流载荷系数及偏航力矩系数,并与OCIMF图谱插值及风洞试验值进行比较。结果表明:随着水深吃水比增加,数值模拟结果与OCIMF图谱值和风洞试验值越来越接近;在浅水时,采用VOF模拟自由液面方法与OCIMF图谱值差异较小,与风洞试验值差异较大,证明不同流场介质对流载荷影响显著。     

拖轮法更换跨接软管的实践

"渤海世纪号"FPSO单点系泊系统的直径12in(305mm)跨接软管由Dunlop公司设计和制造,由4节组成,每节长度为11m,通过ASME法兰连接,该软管已到使用年限。以秦皇岛32-6油田"渤海世纪号"FPSO单点系泊系统跨接软管更换项目为例,结合近年来多次FPSO拖航、连接的施工经验,论述单点系泊系统跨接软管更换的方案设计、施工准备以及海上施工流程,对涉及的跨接软管安装、作业方案优化、缩短施工时间等方面进行了独创性研究,为今后类似工程提供参考。