张紧式系泊水下浮筒动力响应特性

对一种新型可移动式水下张紧系泊浮筒型油气外输终端系统进行模型试验,详细研究该水下浮筒系统的动力响应和张紧式系泊的受力特性,发现水下系泊浮筒在顶浪时除纵摇运动外还存在垂直于波浪方向的横向运动,张紧式系泊受力呈现脉冲载荷特性。研究为张紧式浮筒外输终端系统的设计提供理论依据。     

浸没式外输浮筒的动力响应影响

针对南海边际油田开发实际项目中概念设计的浸没式外输浮筒开展水动力响应分析和时域耦合分析,研究不同阻尼比、浮筒不同几何形状对浸没式外输浮筒水动力性能和时域运动响应以及系泊线张力的影响。结果表明：阻尼越大、浸没式浮筒几何形状越细长,浮筒的时域运动响应和锚链张力越小;几何形状对浮筒频域、时域运动响应的影响趋势不同。     

适用于南海北部湾海域的穿梭油船系泊系统

考虑南海北部湾海域边际小产量油田的特点,针对穿梭油船的作业方式,比较穿梭油船的各种外输模式,确定采用系泊系统加漂浮软管的方式作为采油平台的外输方案。比较单点系泊和多点系泊,确定采用"浮筒+桩锚"的两点系泊系统,并设置预张力为2t,其简单的安装工艺及系泊力满足该区域环境原油外输的要求。     

悬链式单点系泊锚链疲劳强度分析

悬链式单点系泊系统作为近岸油气装卸终端,长年受到风浪流等环境载荷的作用,系泊链等关键部件极有可能产生疲劳破坏。该文基于系泊系统的疲劳分析理论,结合CALM的作业特征及其作业海域波浪散布图,通过时域耦合动力分析,确定了各工况下系泊链的张力响应,并基于T-N曲线和疲劳累计损伤原理,采用雨流计数法对系泊链进行了疲劳损伤计算。通过实例对系泊链节点及整个系泊系统的疲劳强度进行了分析,得到的结论可为系泊系统的长期安全性评估提供重要参考。     

浮式风机浅水系泊松弛-张紧特性

以10 MW浮式风机的系泊系统为研究对象,分析不同工况、不同系泊参数下系泊缆张力和风机运动响应变化规律,探讨系泊缆松弛-张紧现象产生的原因,分析不同系泊参数对系泊缆极限张力的影响。结果表明：提高导缆孔高度、在系泊缆上增加质量块和浮筒均可有效消除系泊缆松弛状态,减小系泊极限张力,保证系泊安全。     

多点系泊的FLNG艉输作业可行性

以一艘多点系泊的浮式液化天然气船(Floating Liquefied Natural Gas Carrier,FLNG)为研究对象,结合西非海区特定的环境条件,采用耦合时域方法模拟其艉输作业时系统总体的动态响应,论证采用艉输方式的作业可行性,并对其外输临时系泊系统进行优化设计。研究表明:艉输作业时FLNG的多点系泊缆绳张力、外输缆绳张力、FLNG与LNG运输船之间的间距、立管顶部水平偏移等结果均可满足设计基础要求。随着外输海况的提升以及环境载荷入射角度的增大,外输系泊缆张力与生产立管顶部最大偏移量快速增大。外输系泊缆载荷受缆绳材料的影响较大,对于外输系泊缆绳布置而言,采用单根布置优于2根布置。     

2017年第1期导读

<正>本期论文广场栏目中,山梨醇氢化反应釜的制造难点一文,针对该反应釜主体材料为Q345R+S31603复合钢板,对其制造过程中封头成型、加热、热处理、组对等制造难点进行了介绍。西非深水外输浮筒系泊系统设计分析、重整进料换热器的装配及试压、LF110型聚氯乙烯聚合釜锥套搅拌器的设计开发、常温全压液化石油气储存系统防泄漏     

渤海单点系泊装置设计环境工况研究

环境工况决定了单点系泊装置系泊力的大小,进而影响到系泊装置的规模。文章介绍了渤海海域单点系泊装置设计过程中需要考虑的自存、操作、外输三种工作工况,将环境载荷分为风、波浪、海流和风、海冰、海流两类组合方法,进行了单点系泊系统的设计环境工况分析,对今后类似单点系泊装置的设计具有参考意义。     

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。     

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。     

考虑多场耦合的碰撞载荷下半潜式风机动力响应

以DeepCwind浮式风机为研究对象,确定典型碰撞事故场景,提出一种风-浪-系泊耦合场景下船舶-浮式风机碰撞动态响应数值分析方法。基于FAST程序获得不同海况下半潜式风机的气动推力、水动力参数和系泊张力,再利用LS-DYNA中的Subroutine Loadud子程序完成加载以实时更新计算水动力载荷,同时考虑系泊载荷和气动载荷的耦合作用。在此基础上,基于LS-DYNA软件开展多场耦合的碰撞载荷作用下浮式风机动力响应研究,分析船舶撞击对浮式风机动力响应的影响。结果显示：撞击船的动能大部分转化为浮式风机的动能,风机浮筒所产生的应力应变主要分布于浮筒的撞击区域,且浮筒的结构应力呈现先增大后减小的趋势。     

两点系泊系统系泊力影响因素分析

以渤海某海域油田开发工程为例,对两点系泊系统的浮筒净浮力、缆绳预张力、缆绳长度和环境条件对系泊力的影响进行了研究,并在此基础上对系泊系统进行了优化设计.应用实践表明,基于两点系泊系统系泊力主要影响因素分析对系泊系统进行优化设计是必要的,可使整个系统达到安全可靠的要求,对今后我国海上其他油田开发工程中两点系泊系统的设计有借鉴意义.     

基于AQWA的自升式钻井平台水动力响应分析

由于海洋环境变化的多样性,自升式钻井平台在风、浪、流联合作用下的动力学响应是十分复杂的。参照某自升式钻井平台具体参数,结合该平台在位运行时的具体过程,综合考虑风、浪、流等环境荷载作用和系泊系统的布局形式,利用ANSYS/AQWA模块建立了平台的水动力分析模型,对平台的系泊特性进行了水动力响应分析,得到了系泊缆索不同预张力工况下的平台主体六个自由度的动力学运动响应特性。结合仿真结果对该平台系泊工况下的水动力特性进行了频域和时域的初步分析研究。计算分析所得结论对具体工程实践有一定的指导意义。     

西非深水油气田开发中的外输油管及其设计

西非海域已成为世界海上油气勘探开发的热点区域之一。该文介绍了西非海域深水油气田广泛应用的典型开发模式,并就其外输系统中的外输油管进行了详细阐述,包括不同方案间的对比、主要组成部件和设计方法等。同时,该文依据某西非海域目标油田的基础数据完成了外输油管设计,可为今后工程项目的设计提供参考。     

多点系泊FPSO截断设计及其总体响应分析

对西非海域某一作业水深1 700m的多点系泊FPSO系泊系统进行了等效水深和水平截断设计,以解决海洋工程模型试验水池尺度限制的问题。通过调整系泊缆的长度、轴向刚度和空气中单位长度质量,保证其悬链线形状及静态特性与全水深系统一致。最后对整个FPSO进行时域耦合计算分析,对比发现截断后系泊系统的静态特性、平台运动响应和系泊线受力与全水深情况吻合较好。结果表明截断设计的方法是合理可行的,能够满足试验要求。     

西非深水FPSO总体设计研究

该文首先分析了FPSO(浮式生产储卸油装置)作为西非深水油气田开发装备的必要性,调研西非FPSO的系统组成和生产处理能力,研究西非海域海况特点,提出目标FPSO设计海况。其次阐述目标FPSO船型和主尺度设计时的考虑因素,分析西非FPSO总布置原则和关键区域布置要点。最后基于西非海况特点完成风生浪和涌浪共同作用下的运动响应预报,提出多点系泊方案并完成极限强度和疲劳强度的校核,从而提出一新型西非深水FPSO总体设计方案。     

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。     

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。     

不同浮力下水下悬浮丛式管汇水动力分析北大核心CSCD

本文利用OracleFlex软件建立了水下悬浮丛式管汇概念模型,分析了升沉运动下的悬链线参数特性,选择不同参数关系进行模拟,并根据不同油气密度和悬浮范围计算了管汇中浮筒质量的许用范围。基于Morison公式和凝集质量法,得到了浮筒质量许用范围内极端油气密度下管汇悬浮高度、偏移量、偏转角度和柔性立管最大拉力与最小弯曲半径的变化规律。根据悬链线参数关系优选外输管线悬跨长度,调节浮筒质量差使管汇平衡,得到了管汇稳定性主要参数在海流和极端油气密度下的变化规律。结果表明,通过优选外输管线悬跨长度与调节浮筒质量差,可使管汇满足稳定系泊的要求,从而实现水下悬浮丛式管汇的全空间布局。     

极限波浪作用下半潜式平台水动力特性

针对在极限波浪作用下的半潜式海洋平台的水动力特性,采用基于边界元法的AQWA水动力学软件对其进行数值模拟研究。建立某半潜式海洋钻井平台的三维水动力频域分析模型,通过数值计算得到平台的附加质量、辐射阻尼和运动响应;通过Cumins法将频域计算结果转换引入时域分析模块,建立平台的三维水动力时域分析模型,计算平台在工作和自存工况下的时域水动力响应,并将低频响应与波频响应进行对比,同时计算与校核在两种工况下的系泊绳系泊力,并由此优化设计确定平台的系泊系统;采用确定性设计波法确定在不同工况下的设计波,通过接口命令流将波浪载荷映射在平台整体结构上,由此可以得到平台在不同工况下的波浪载荷;给出半潜式海洋平台水动力计算及分析的系统性方法及实例,对半潜式海洋平台初步方案设计具有一定的参考价值。