浮式生产平台的发展规律及南海开发趋势

该文通过对浮式生产平台的适用范围、应用现状、设计及运营商进行介绍,并对浮式生产平台的系泊规律与工程开发模式进行介绍,对我国海工装备的现有基础、南海已投产和在建的3个深水项目(流花16-2项目、荔湾3-1项目和陵水17-2项目)的开发模式做了简要分析,可以为未来南海油气田开发深水装备的研究方向和类似深水项目的开发模式提供参考。     

水下生产系统后保护方案研究

随着渔业捕捞技术的发展,越来越多的较深水油气田的水下设施正在受到渔业活动的威胁。随着中国海洋石油开发向深水挺近,日后深水油气田的开发模式将采用水下生产系统加浮式生产平台的整体方案,油气田将建设大量包括采油树、管汇终端、脐带缆终端等水下结构物,如何保护水下生产系统中的结构、管缆免受渔业活动和落锚的损伤,已经成为保障油气田安全生产不可回避的课题。该文基于国内各油气田水下生产系统实际发生的损伤情况,结合国外已经成功实践的后保护措施,对水下生产系统后保护方案进行了介绍。     

深海系泊系统模态分析

该文考虑深水系缆的拉伸和弯曲变形,取正交坐标和切向量描述任意结点的6个广义位移,考虑缆变形的几何非线性和水动力影响,基于细长杆理论推导缆索的单元刚度矩阵,得到12×12的非线性刚度矩阵,实现了该文单元与有限元软件的调用对接。针对水深318m的Spar平台,四根缆定位,计算了系泊系统固有频率和模态以及系泊缆群的张力响应。计算结果表明:该文单元刚度矩阵能够反映深海系泊缆的动力响应特性。     

单锚腿系泊系统参数化设计的研究

对单锚腿系泊系统的构成进行了分析,根据系统中零部件的结构尺寸作了约束的定义,并据此对系统中零部件作了约束分析,简化了系统参数化设计的复杂性,使得系统结构的约束分析条理清晰;在约束的定义和分析后,对系统的各零部件进行了关联分析,确定了建模顺序,在SolidWorks平台上开发出单锚腿系泊的参数化设计系统.     

考虑系缆拉伸-弯曲-扭转变形的浮式风力机动力响应研究

考虑系泊系统拉伸-弯曲-扭转变形产生的非线性系泊力,研究海上浮式风力机系统的动力响应。考虑系缆非线性几何变形,建立系泊系统拉伸-弯曲-扭转变形的动力学分析模型。建模过程中,采用了四元数方法进行局部坐标系与全局坐标系之间的旋转,避免了旋转过程中奇点的产生。综合考虑系缆非线性系泊力、水动力、空气动力及风力机结构系统,建立了系统动力学分析模型,开发了考虑系泊系统非线性系泊力的系统动力响应计算程序。针对OC3 Hywind Spar型5 MW浮式风力机,分析额定作业海况与极限海况下风力机系统的动力响应,并将结果与系泊系统采用准静态悬链线方法的模拟结果进行了对比。结果表明,考虑拉伸-弯曲-扭转变形效应后,系泊缆张力的波频响应被放大,同时还出现了多个高频峰值,将对系泊缆的疲劳寿命计算产生影响。     

浅吃水SPAR型浮式风力机断缆情况下的动力响应分析

随着风电开发逐渐走向深远海,漂浮式风力机优势更为显著,但当前国际上相对成熟的SPAR型浮式风力机吃水较深,受中国海域水深条件限制,该技术难以直接应用。为此,本文面向100 m深海域,提出一种浅吃水SPAR型基础,基于三维势流理论分析其水动力性能,在此基础上研究该浅吃水SPAR型浮式风力机在不同情况下断缆后的动力响应,在时域内分析浮式风力机单根系泊缆破断后的风力机运动响应及系泊缆张力的变化。进而分析了预张力与风力机作业状态对断缆后风力机运动状态的影响。研究结果表明该浮式风力机能适应在100 m水深海域的正常工作,但系泊缆断裂后浮式风力机将发生大幅漂移,严重影响风场内其他风力机的正常作业,并对一定范围内运行的船舶存在潜在威胁。     

深水单点系泊维修中水浮筒保护性回收与下放工艺的应用

该文主要研究的是较深水(100 m级)系泊系统中水浮筒的回收与下放工艺。对1种在系泊系统维修更换过程汇总的中水浮筒的回收与下放的应用装备及施工工具进行了介绍。该文以国内的南海某项目实际较深水系泊系统更换项目为背景,全面地介绍了系泊系统更换维修工程中中水浮筒回收与保护性下放的应用的装备要求、施工流程及注意事项。     

全潜式浮式风机基础在不同风况下的动力特性研究

综合半潜式、Spar式、张力腿式浮式风机基础的特点,提出一种新型全潜式浮式风机基础,并采用FAST软件耦合水动力-空气动力-控制系统-系泊系统对不同风况下的浮式风机及全潜式浮式基础的动力特性进行分析。分析结果表明全潜式浮式风机塔筒的自振频率及基础六自由度的自振频率能够较好的避开常见海浪的频率及风机运行频率1P、3P等。全潜式浮式风机在不同风况下具有较好的运动特性,全潜式浮式风机基础在不同风况下的横荡、垂荡、纵摇与风机在不同风速下受到的推力相关。     

业界资讯

中海油琼东南自营深水勘探首获突破——近日，中国海洋石油有限公司宣布，近期在南海琼东南盆地自营深水勘探首获突破，获得中型天然气新发现陵水17—2。陵水17—2构造位于南海琼东南盆地深水区的陵水凹陷东部，平均水深约1450m。     

风浪不共线对浮式风机基础动态特性影响研究

旨在研究风载方向和波浪方向不共线对浮式风机基础动态特性影响。以5 MW浮式风机为研究对象,采用等效载荷法模拟空气动力载荷,建立浮式风机系统耦合动力学模型,研究风浪呈0°、30°、60°和90°夹角工况时,浮式风机基础动态特性变化。结果表明:风浪不共线对浮式平台纵荡和横荡运动平衡位置影响很大,对垂荡运动响应影响很小。随着风浪夹角增大,横摇和艏摇运动振荡范围增大,纵摇运动振荡范围减小。风浪不共线使得系泊系统张力响应变化明显,张力变化趋势与平台运动及系泊布置有关。     

浮式海洋平台系泊锚链拖曳力系数数值分析与实验研究

该文针对浮式平台系泊锚链,运用物理模型实验测得系泊无挡锚链在不同流态下的拖曳力系数C_D,并分析其变化规律。运用CFD的方法,采用湍流模型LES和κ-ωSST,计算系泊无挡锚链的拖曳力系数C_D,结合物理实验结果,比较分析得出较为精确的湍流模型。在此基础上,推算了实际海洋工程环境中系泊锚链拖曳力系数随雷诺数与来流方向的变化规律,并给出工程建议。     

单点系泊系统的模拟建模

用于系泊FPSO的单点系泊系统是海上油气生产的重要设施。该文依托实际生产项目,参考该项目中系泊系统的设计资料和相关标准规范,确定系泊系统模型中各组成部分的物理属性参数和水动力参数;利用专业的水动力软件OrcaFlex建立关于单点系泊系统的完整详细的有限元模型;通过静态分析验证了系泊系统单点转塔的静平衡位置和实际静态在位的位置是一致的。采用50年一遇的极端风暴对非完整性的单点系泊系统进行动态分析,分析结果证明非完整性的单点系泊系统在极端风暴工况下是安全的。对系泊腿钢缆展开动态铺设分析,得出钢缆铺设的天气窗口。该系泊系统的建模方法对单点系泊的更换和安装设计具有一定的参考意义。     

深水刚悬链线立管限位锚安装与限位链回接技术研究

刚悬链线立管（Steel Catenary Riser,简称SCR）通常用于深水浮式平台的油气输送管道,其水下端通常通过管线终端（Pipeline End Termination,简称PLET）与海底管线相连,水上端悬挂在平台上方,浮式平台与海底之间的立管呈现出悬链线构型。由于受到风浪流影响,浮式平台和立管会在一定的范围内移动,这就对海底的立管以及末端的PLET形成了拖拽力,从而可能导致管线或PLET移位或管线连接受损,导致油气泄露。SCR限位锚是采用吸力桩形式形成锚点,通过限位链连接立管管体,形成立管限位,从而保障立管的在位安全。     

双索系泊系统漂浮式风力机动力响应研究

提出一种用于漂浮式风力机的新型双索系泊系统，研究其对减少漂浮式风力机平台动态响应的有效性及系泊系统本身的力学性能。算例所采用的漂浮式风力机为OC4-DeepCwind三浮筒半潜式风力机，通过OrcaFlex软件建立相应风力机模型和两种系泊系统（原始单索系泊系统和新型双索系泊系统）。在一定海况条件下对比研究双索系泊系统相比于原始单索系泊系统对减少漂浮式风力机平台动态响应的优势。结果表明：相比于原单索系泊系统，双索系泊系统漂浮式风力机的振动响应有明显降低，但改变缆索预张力和副索导缆孔位置对漂浮式风力机振动响应影响不明显。     

曾恒一

海洋石油工程专家。1939年9月22日出生,重庆市人。1961年毕业于上海交通大学。中国海洋石油总公司副总工程师。长期从事海上油气田开发工程的前期研究、设计及建造工作,为我国海洋石油的发展做出了重大贡献。在"十五"期间积极推进我国海洋石油深水发展战略的研究,为准备实现我国深水技术跨跃式发展做了大量的前期工作。作为国家863计划领域专家指导并参与了"浅水大型浮式生产装置关键技术研究"的课题,取得原创性成果,首次提出了"大型浮体浅水效应"概念,为优化设计开     

深水钻完井络合水弃置液性能及在陵水17-2气田的应用研究

针对陵水17-2气田测试液作业要求情况,结合该油田储层的特点,以储层保护为出发点,成功开发出络合水弃置液体系。并对弃置液的流变性、防水敏性、防水锁性、稳定性、防腐性、气体水合物抑制性、储层保护性等性能进行了系统评价。该络合水弃置液已使用在陵水17-2-1井测试施工中,并取得了良好的应用效果,可在类似油田推广应用。     

FPSO单点系泊系统移植施工技术研究与应用

单点系泊系统是FPSO系泊系统的核心,因陆丰油田"南海盛开"FPSO进坞维修,为了保证陆丰油田继续生产,需要使用"南海开拓"替代"南海盛开",保证陆丰油田使用"南海开拓"号FPSO继续生产原油,其核心技术是如何将"南海开拓"单点浮筒与"南海盛开"的锚系和软管系统连接,该工程首次将不同厂家的FPSO单点系泊系统的关键构件进行了互换连接。随着海上油气的开发的进行,研究该项目有助于为其他FPSO单点系泊系统移植项目提供参考。     

管缆斜坡式铺设系统设计及应用

在海洋石油工程中,柔性管缆应用广泛,进行管缆铺设施工,水平铺设方式是一种常见形式。该文提出了一种基于水平铺设形式范畴的斜坡式铺设系统,介绍了铺设系统的设备组成、设备选型方法、配套结构设计、结构计算分析、海上施工效果等内容。该斜坡式铺设系统在流花16-2油田群工程项目中得到了高效的应用,提高了管缆铺设效率,为在类似项目中推广提供了参考依据。     

深水张力腿平台与系泊系统的耦合动力响应

把张力腿简化为非线性梁结构,运用Hamilton原理,推导出平面情况下平台本体与张力腿系泊系统的耦合运动方程及边界条件;分析了不同流场条件下,两种不同张力腿模型(非线性梁和无质量弹簧模型)对平台动力响应预测结果的影响;分析结果表明:随着流场条件的不同,采用不同的张力腿简化模型得到的平台动力响应预测结果具有明显的不同.阐明了两种模型所得结果产生差异的原因.     

南海北部深水区油气勘探进展与未来展望

加大油气勘探开发力度,减少石油和天然气对外依存度,保障国家能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题。“十一五”以来,中国海洋石油集团有限公司在南海北部深水领域持续加强基础研究,加快技术创新和加大勘探投入,相继获得一批重大油气勘探发现。本文阐述了五项重大勘探地质理论认识和两项勘探技术创新成果,探讨了深水油气勘探将要面临的挑战和应对策略,展望了南海北部深水区中深层、潜山及岩性圈闭三大领域的勘探前景。研究指出,南海北部陆缘深水区的拆离作用控制了珠江口盆地和琼东南盆地大型凹陷的形成,发育了湖相、海陆过渡相和海相三套规模烃源岩;高-变地温控制凹陷烃源岩快速生烃,建立了琼东南盆地深水区大型轴向峡谷水道油气成藏模式、白云凹陷深水区深水扇天然气晚期成藏模式和深水区“断-脊”联控油气差异聚集成藏模式。同时自主创新研发了立体震源激发和“犁形”缆接收的宽频采集处理技术。在多项地质理论认识和创新技术的指导下,发现以“深海一号”（陵水17-2）等为代表的一批大中型气田,对于保障粤港澳大湾区能源供应、促进海南自贸区（港）能源绿色发展、推动我国油气增储上产具有重要意义。