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。     

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。     

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。     

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。     

FPSO单点系泊监测系统设计与应用

回顾了我国渤海、南海单点系泊系统应用现状,通过典型单点系泊系统事故分析,总结了FPSO单点系泊系统失效原因和关键风险点。以我国常用的软刚臂式和内转塔式2种单点系泊系统为例,分别建立了包括海洋环境、FPSO水动力性能和系泊系统受力等信息在内的单点系泊监测系统,可为作业者提供决策支持;通过对比系泊系统现场工作性能与设计指标测量数据,可验证系统设计的优劣,为今后设计提供改进意见。目前"海洋石油113"、"海洋石油112"FPSO均已安装单点系泊监测系统,为油田安全生产提供了重要支持。     

浅水新型FPSO张紧式多点系泊系统时域分析

为了确定新型圆角倒棱台形FPSO(IQFP)的系泊系统方案,进一步研究浅水张紧式多点系泊系统的基本特性,考虑风、浪、流的联合作用,对IQFP张紧式多点系泊系统进行了作业工况和生存工况下的时域耦合运动响应分析,得到了浮体运动和系缆张力的时历曲线。研究结果表明,浮体的水平偏移和系缆的张力都符合规范要求,系泊性能优良。在此基础上,通过谱密度分析,从能量角度对浅水张紧式系泊特性进行分析。分析结果表明,与悬链线式系泊相比,采用张紧式多点系泊的浅水IQFP的浮体低频运动响应很微小,而系缆张力中波频力和低频力所占比例几乎相同,从而进一步验证了张紧式多点系泊系统适用于浅水海域的优越性。     

规则波中FPSO的水动力性能分析

利用水动力软件AQWA研究FPSO在不同装载状况以及不同入射角下的水动力性能。结果表明:附加质量、辐射阻尼系数随着FPSO吃水的增加而显著增大;一阶波浪力对频率变化比较敏感,均有3~4个峰值;随入射波频率的增大,浮体受到的波浪力明显减小。     

内转塔式单点系泊系统浮筒下沉脱落概率计算

针对内转塔式单点系泊系统,分析浮筒下沉机理,计算浮筒下沉脱落概率。建立FPSO及其系泊系统的水动力模型,进行耦合时域分析,求解系泊缆张力。计算系泊缆张力在水平和垂直方向上合力的时间历程,得到浮筒垂直方向所受载荷,结合统计学知识及可靠性知识,计算不同预紧力下浮筒下沉脱落的概率,同时考虑系缆孔位置对浮筒下沉脱落的影响,并提出降低风险的相应措施。     

新概念FPSO——IQFP方案设计与稳性研究

根据所研发的圆角倒棱台形FPSO,以渤海海域边际油田为目标油田,优化设计了一座IQFP总体方案。根据FPSO的实际工作情况和要求,对IQFP在拖船、作业以及风暴自存工况下进行了完整稳性和破舱稳性计算以及稳性变化规律分析,并根据规范做了校核。结果表明,IQFP的稳性具有较大的裕度,验证了所研发新概念FPSO的先进性,并为进一步开展IQFP水动力性能及系泊性能等关键性问题研究提供了理论基础和依据。     

浅水八角形FPSO永久多点系泊系统研究

设计了浅水八角形FPSO聚酯缆永久多点系泊系统,该系泊系统由9根系泊缆组成,分成3组均匀分布在FPSO周围,每根系泊缆包括桩锚、锚链、中水浮筒和聚酯缆。对八角形FPSO的运动性能及聚酯缆系泊系统的系泊力进行了分析,结果表明:八角形FPSO具备优良的运动性能,聚酯缆系泊系统具有良好的操作性和经济性。     

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。     

单点系泊液滑环关键技术浅析

阐述单点系泊液滑环基本原理；研究我国长青号、南海奋进号浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading，FPSO）的液滑环，归纳总结2种主流液滑环的设计特点，并进行对比讨论，进而提出一种国产化设计思路；梳理单点系泊液滑环的6类关键技术的内容及难点，包含：动密封、驱动抗倾覆、精密加工、集成装配、试验验证和智能监测技术；提出单点系泊液滑环的设计流程。上述工作对于推动单点系泊液滑环的国产化具有重要意义。     

基于AB-1756的FPSO软钢臂系泊润滑控制系统升级改造

FPSO软钢臂系泊润滑控制系统通过自动控制,实现向系泊系统各润滑点强制注入润滑脂进行润滑,对于维持FPSO软钢臂系泊系统设备完整性、流程稳定性、人员安全性有举足轻重的作用。渤海某FPSO软钢臂系泊润滑系统运行至今已十几年,由于原设备功能较少,稳定性差,带来许多亟需解决的问题。为提高设备、流程稳定性,该文对润滑控制系统进行研究,并提出一种润滑控制系统升级改造方案。该润滑系统升级改造投入使用后,解决了存在的设备安全隐患、生产流程隐患和人员安全隐患。该文主要阐述了该FPSO软钢臂系泊润滑系统升级改造的思路、硬件选型和相关软件组态,对其他类似的系统和设备具有借鉴意义。     

单点系泊船形浮动采油装置在海浪中的运动响应分析

确定单点系泊船形浮动采油装置在海浪中的运动响应是确定装于其上的油气分离器分离效率的前提。本文通过简化、得到了单点系泊船形浮动采油装置的力学模型,在此基础上,导出了其运动微分方程式。根据船舶工程中常用的“切片理论”对油轮进行了受力分析,求得了它在纵荡、升沉、纵摇时所受到的相应的惯性力、阻尼力、静水压力引起的恢复力、波浪力。根据相似理论,采用模型试验的方法测得了锚链的张力-拉伸关系,及其函数关系式,从而算出了油轮所受到的锚链系泊力。最后,以一艘十一万八千吨油轮改装的船形浮动采油装置为例,对运动微分方程式进行了求解。为了检验理论分析的结果,以上述装置为原型,进行了单点系泊船形浮动采油装置的模型试验,试验结果和理论分析结果吻合较好。     

单点系泊系统快速修复技术

单点系泊是FPSO最为常用的系泊方式,保持单点的完整性对于FPSO安全以及整个油田的生产至关重要。文章以海洋石油102单点修复项目为例,详细论述水上软刚臂单点组成、单点坏损情况、修复策略、单点系泊头修复、海缆修复以及YOKE修复等关键技术。海洋石油102单点修复项目涉及的难题和创新将为今后类似单点系泊系统完整性管理以及单点快速修复提供良好的借鉴。     

FPSO单点系泊系统风险与检验

随着单点系泊技术在FPSO设施上的广泛应用,单点系泊系统故障与失效事件发生数量逐年上升,但对单点系泊系统的风险认识与风险管控措施仍处于较为初始的阶段。文章对我国南海海域某FPSO内转塔系泊系统水下锚泊设施进行了初步的风险识别与风险分析,使用半定量方法得出了内转塔系泊系统锚泊设施的风险分布与风险评级,并结合风险分析结果优化了单点系泊系统的水下锚泊设施的检验策略。     

浅水区FPSO波频运动与触底时域分析

在线性三维势流理论的基础上,采用时域计算方法对一艘12万吨级FPSO在19．6m水深中的波频运动进行了数值计算,并对其碰底情况进行了研究分析。数值计算结果与模型试验进行了比较,两者吻合较好,说明应用时域计算方法可以从理论上预报FPSO在浅水中的触底情况。