圆筒形FWPSO钻修井隔水套管升沉补偿系统选型

以南海流花海域为目标海域,对圆筒形FWPSO(Floating Workover Production Storage and Offloading,FWPSO)隔水管升沉补偿技术进行适应性对比及选型研究。通过理论计算和力学分析,对海上作业环境下隔水管升沉运动的主要因素及极端工况下的受力进行分析,并基于计算结果对补偿形式进行适应性分析。结果表明:双联式钢丝绳型张紧器可满足圆筒形FWPSO功能、布置空间及补偿能力。     

基于空气动力-水动力耦合分析的SPAR基础浮式风机系泊系统疲劳分析

以OC3 Hywind SPAR单立柱基础形式浮式风机为研究对象,基于非线性空气动力-水动力耦合时域算法,对该浮式风机在中国南海北部某海域风浪流共同作用下的系泊系统疲劳响应特性展开研究,对比钢链、钢缆的疲劳响应特性以及定常风与湍流风模型对浮式风机系泊系统疲劳特性的影响。计算结果表明:在条件一致的情况下,钢缆疲劳性能优于钢链;系泊系统疲劳累积损伤主要来自于风机运行工况,开机、关机以及故障工况的贡献较小但不应忽视;与湍流风相比,采用定常风进行浮式风机系泊系统疲劳分析将得到偏于危险的结果。建议在系泊系统设计阶段充分重视系泊缆材质的选择,采取湍流风模型开展系泊系统的疲劳设计以保证浮式风机运行安全。     

海上浮式风机码头系泊方案及系统动力响应

研究浮式风机整机码头系泊方案及环境载荷作用下的动力响应。考虑钢缆-尼龙缆复合缆、非线性护舷,设计高位系泊和低位系泊两种浮式风机的码头系泊方案。考虑风浪流环境载荷,计算浮式风机整机码头系泊的动力响应,分析系泊方式、浪向、谱峰周期等参数对浮式风机运动、机舱加速度、缆绳张力等的影响。结果表明：针对给定的环境参数,浮式风机各自由度运动极值都不大,在90°浪向下浮式风机的运动最明显;高位系泊比低位系泊更安全,在施工允许的情况下,采用较高的系泊位置是有利的。所作研究为浮式风机系统码头系泊方案提供参考。     

用于边际油田的动力定位小型FWPSO关键技术

根据国内外100～400m类似水深边际油田开发案例,采用动力定位小型浮式修井和生产储卸单元(Floating Workover Production Storage and Offloading Unit,FWPSO)开展南海中等水深边际油田开发方案的可行性研究。以南海海况和边际油田油藏为基础,进行主尺度、舱容、总布置、运动性能、动力定位和海管海缆设计。结果表明:动力定位小型FWPSO能用于南海海况,满足生产功能需求和规范要求,是值得进一步深入研究的工程方案。     

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。     

深水油气开发装备发展现状及展望

阐述了深水油气开发装备——浮式结构、水下航行器、深水立管系统和水下生产系统的发展历程及研究现状,分别介绍了这些装备的结构特点、主要功能及适用范围。针对我国南海特殊环境条件,指出我国未来海洋工程领域的发展需求和重点研究方向:应在仿生技术、水下定位及协同技术、控制与导航技术、系统安全可靠性等多个领域取得突破性进展;为保证南海油气资源开发的顺利进行,除在礁盘上填土石建基地外,还应利用超大型海洋浮式结构物,这就需要解决复合系泊系统动力学的耦合响应和动力学性能、超大结构物总体非线性瞬态载荷和运动响应等一系列技术难题。     

秦皇岛32-6油田单点系泊系统的特点

秦皇岛32-6油田单点系泊系统是一种系泊塔软刚臂结构。该系统可以系泊储油15万t的浮式生产储油装置,并提供浮式生产储油装置与油田内6个井口平台间的油水通道。单点系泊系统的电滑环将浮式生产储油装置主电站发出的10.5 kV的高压电送往各个井口平台。单点系泊系统包括一个固定于海底的系泊塔和连接浮式生产储油装置与系泊塔旋转甲板的软刚臂。该系统可以在100年一遇环境条件下保持浮式生产储油装置随风浪方向变化,实现绕系泊塔自由旋转。     

秦皇岛32-6油田单点系泊系统的特点

秦皇岛32-6油田单点系泊系统是一种系泊塔软刚臂结构.该系统可以系泊储油15万t的浮式生产储油装置,并提供浮式生产储油装置与油田内6个井口平台间的油水通道.单点系泊系统的电滑环将浮式生产储油装置主电站发出的10.5 kV的高压电送往各个井口平台.单点系泊系统包括一个固定于海底的系泊塔和连接浮式生产储油装置与系泊塔旋转甲板的软刚臂.该系统可以在100年一遇环境条件下保持浮式生产储油装置随风浪方向变化,实现绕系泊塔自由旋转.     

南海浮式液化天然气生产装置运动性能预报分析

基于三维势流理论和悬链线理论,系统地对南海百年一遇海况时不同载液率下浮式液化天然气生产装置的运动性能进行研究,并与模型试验结果进行验证分析。研究结果表明,南海浮式液化天然气生产装置运动性能的数值预报和试验结果具有较好一致性。不同载液率装载工况对浮式液化天然气生产装置横摇运动性能的影响较大,而系泊缆索张力几乎不受舱内液体晃荡影响。该研究结果可为浮式液化天然气生产装置的设计提供理论依据。     

基于风险矩阵的FPS平台系泊系统风险评估

南海挑战号FPS平台的系泊系统面临着第二次延寿,为确保海上浮式生产设施的安全运营并科学制定系泊系统的延寿方案,有必要对系泊系统进行风险评估。采用国际标准化组织(ISO)推荐的风险矩阵法分别从危害频率和危险事件后果2个维度开展分析,对FPS平台系泊系统的危害进行分类识别,将每个危害分配到对应的频率和后果类别,其中频率采用事实可能性的描述方法,后果从人员、资产、环境和声誉等4个方面进行评价,再对各危害的风险进行评估和排序。结果表明目前系泊系统危害中的强台风和磨损是比较突出的危害因素。结合系泊系统现状提出几点降低风险的建议。     

南海北部湾海域采油平台方案研究

南海北部湾涠洲油田具有年产量小、开发年限短及周围无依托设施等特点。通过对浮式和自升式装置的功能特点进行分析,比较了其在南海的适应性、操作性、经济性和安全性,综合了边际油田的开采特点,最终选择自升式装置、系泊设施和穿梭油轮的方案进行北部湾海域油田的开采。     

浮式液化天然气储存装置单点系泊水动力特性分析

针对设计的计划作业于南海1 500 m水深海域的浮式液化天然气储存装置(FLNG),开展了水池模型试验和数值计算分析,模拟了南海的环境条件,采集了单点系泊下的FLNG船体六自由度运动以及系泊锚链顶端载荷时历,在频域和时域范围对FLNG水动力特性以及舱内液体晃荡对FLNG的影响进行了研究,结果表明:在频域分析中,舱内液体晃荡使得FLNG的横摇运动在波频范围表现出较固体装载更小的运动响应;在时域分析中,舱内液体晃荡在南海一年一遇海况下加剧了FLNG的横摇运动;在百年一遇海况下削弱了该型FLNG的横摇运动;舱内液体晃荡对FLNG的纵摇、垂荡、纵荡、横荡以及艏摇运动影响较小。在此基础上,提出了系泊系统优化方案并进行了数值计算研究,认为在满足一定安全裕度的条件下能够通过减少系泊锚链数目显著降低建造成本,这对现阶段FLNG的自主设计提供了一定的参考依据。     

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。     

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。     

八角形FDPSO张紧式系泊系统设计与分析

从船型、环境条件和设计工况考虑,定性地为八角形浮式钻井生产储卸装置(FDPSO)选择等角度分组张紧式系泊系统。以2 000m水深处环境条件为基础,设计了一套等角度分组张紧式系泊系统,以满足八角形FDPSO的定位要求和系泊线受力要求。与悬链式系统相比,张紧式系泊系统垂向重量小,锚泊半径小,百年一遇海况下一根锚链破损之后FDPSO的水平偏移能够得到有效控制。所提出的系泊系统不但可以满足八角形FDPSO系泊定位的要求,而且可为类似浮体的深水系泊设计提供参考。     

一种新型水下自容式锚链监测传感器研发及应用

集成和研发一种新型自容式锚链监测传感器,用于测量水下锚链张力及在波浪作用下的特性,克服了目前其他监测手段无法准确地反映海流、海浪对系泊的影响,不能抵抗台风等缺点,并成功在中国流花油田"南海挑战"号浮式生产平台(FPS)锚链上实施,实现采用水下机器人(ROV)进行自容式传感器拆卸,对得到的监测数据进行分析可知该水下监测系统可准确得到锚链在波浪作用下的频域特征,这种监测方案和原理可延伸应用于其他相关参数和水下结构的监测。     

6 MW新型浅水浮式风力机概念设计和运动响应分析

为使浮式风力机向浅海水域拓展,结合Spar与Semi平台的特点,提出适用于南海浅水水域的新概念浮式风力机平台。运用NREL_FAST软件建立浮式风力机系统气动-水动-锚链-弹性-伺服耦合的非线性动力学分析模型,采用叶素-动量理论计算气动载荷,采用势流理论和莫里森黏性阻尼修正方法计算水动力载荷,采用三维有限元法计算锚链系统载荷,在风、浪、流环境载荷作用下研究不同风浪夹角下新概念浮式风力机运动响应性能。结果表明：6 MW新概念浮式风力机在南海50 m水深水域中支撑6 MW风力机运动响应良好;浪向角改变对纵荡运动影响较大,对纵摇、艏摇和垂荡运动运动有一定影响。新概念浮式风力机在南海50 m设计海域运动性能良好。     

FLNG生产装置电站选型分析

浮式液化天然气装置FLNG设有天然气处理与液化装置、生活与动力设施、液化天然气储存舱及外输系统,用单点系泊或多点系泊的全海式海上天然气生产装置。主电站是整个FLNG生产装置的关键设备,可为生活及生产设施提供电力能源,可确保整个海上生产设施正常持续安全地进行生产。     

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。     

国内FPSO码头临时系泊分析研究

本文以浮式生产储油船码头临时系泊为研究对象,设计了不同风速下临时系泊方案,考虑风速变化对系泊方案的影响以便节约系泊系统布置时间,建立了临时系泊数值模拟模型,同时分析了不同风速临时系泊方案下系泊缆绳及码头系缆桩受力情况,确定危险工况进行破断分析,并总结和分析了系泊系统受力规律,对于台风工况下FPSO码头临时系泊可能出现的问题提出了一些建议。