借助海洋“发力”

十二五期间将重点发展海洋钻井平台、新型海洋工程装备、深水定位系泊系统等配套设备,形成海洋石油装备制造业新兴产业。一面是日益枯竭的陆上油气资源,一面是海洋这座尚未充分挖掘的能源宝库,在能源需求不断增加的未来,向海洋进军可谓当前世界油气开发的必然选择。     

FPSO系泊和定位方法

石油天然气是现代社会发展的能源基础。随着陆上资源的不断减少,海上油气田的开采成为新的行业增长点,而浮式生产储油卸油船（FPSO）是最有前景的海上设备。本文主要介绍浮式生产储油卸油船的系泊及定位方式,并为两种方法的结合进行了展望。     

系泊缆用22MnCrNiMo钢表面纳米复合镀层的制备

目的制备性能良好的Ni-SiC复合镀层,以提高海洋平台系泊缆用22MnCrNiMo钢的耐腐蚀性和寿命。方法采用基于离心力的双脉冲电沉积技术,在海洋平台系泊缆用22MnCrNiMo钢表面制备Ni-SiC纳米复合镀层。通过扫描电子显微镜和光学显微镜对复合镀层的微观形貌、组织结构进行分析。利用静态浸泡腐蚀试验分析了镀层的耐腐蚀性能。结果添加0.2g/L的SDS时,纳米SiC悬浮液具有最佳悬浮性能。纳米SiC颗粒的质量浓度为2.0~4.0g/L时,有利于获得优异的Ni-SiC镀层表面形貌。随着占空比的增加,复合镀层表面的晶粒尺寸逐渐减小,当占空比为50%时,可以获得最佳的Ni-SiC镀层形貌。当添加2.0g/L的纳米SiC颗粒时,镀层的腐蚀质量损失最小,为2.867mg/cm~2;当占空比为50%时,镀层的腐蚀质量损失最小,为3.059mg/cm~2。结论添加分散剂后,镀液中的纳米SiC颗粒沉降性能变好;添加纳米SiC颗粒后,镀层的耐腐蚀性能增强。纳米SiC颗粒的添加量和占空比的大小对复合镀层的组织结构和耐腐蚀性能有重要影响。     

基于Matlab的系泊绞车齿轮传动机构模糊优化设计

针对多因素多约束非线性的系泊绞车齿轮传动机构,采用二级模糊综合评判进行优化设计。以系泊绞车的齿轮传动机构体积最小为设计目标函数,将设计变量约束和性能约束作为模糊优化的约束条件,利用Matlab优化工具箱对系泊绞车的齿轮传动机构进行模糊优化设计,结果表明,能够得到更加紧凑的结构,可以节省材料和减轻系泊绞车的质量。     

一种超高强度低合金钢的拉伸微屈服行为的原位中子衍射研究

研究了一种超高强度低合金钢与环境裂纹敏感性（EAC）有关的拉伸微屈服行为。宏观屈服强度为1120MPa,拉伸应力近700MPa开始微屈服的超高强度低合金钢,其化学成分（质量分数,％）为0．22C．0．25Si。0．70Mn．3．40（Cr＋Ni＋Mo）-0．13（V＋Nb＋Ti）。用这种钢制作的深水系泊链环经1273K淬火和873K回火,原位中子衍射测量结果表明,对其光滑圆柱试样施加拉力,至应力500MPa,良好地符合线弹性应变;至700MPa时,（200）晶面族晶粒优先出现非线弹性应变;至800MPa,（110）晶面族晶粒也呈非线弹性应变。随着拉力的进一步增大,（200）晶面族晶粒的非线性弹性应变量逐步增加,而（211）晶面族晶粒仍停留在线弹性应变阶段。     

FPSO串靠外输系统动力分析

FPSO串靠外输方式因其对环境的适应性好,安全性较高,是FPSO原油外输的主要方式。该文考虑了风、流和系泊缆索的耦合动力,建立了FPSO串靠多浮体系泊系统的时域耦合运动模型,其中浮体时域水动力系数由频域的结果通过快速傅立叶变换转换得到。数值求解时,浮体时域运动方程采用Newmark-β法,系泊缆索采用时域非线性有限元方法。基于自主开发的Fortran计算程序对南海海域一艘张紧式系泊FPSO与其配套的躺底式系泊穿梭油轮及两船间系泊大缆组成的串靠输油系统进行了理论计算,得到了FPSO及穿梭油轮的纵荡运动响应,系泊缆索上端点张力,系泊大缆张力等时间历程。通过谱分析讨论了低频波浪力和波频波浪力对FPSO串靠系泊系统的作用。同时探究了风向和流向对FPSO串靠系统的影响。该串靠多浮体系泊系统耦合动力模型能合理解释物理现象,可用于分析实际作业的串靠外输系泊系统。     

深水多点系泊系统发展现状

介绍了几种适用于深水环境的新型多点系泊系统;阐述了锚机、系泊缆绳与锚固基础等关键系泊设备的国内外发展现状与主要厂商。为今后我国深水系泊系统的自主设计与研发提供参考。     

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。     

考虑非线性系泊力Truss Spar平台耦合运动分析

Truss Spar广泛地应用于深水和超深水的海洋石油开发中,研究它的运动性能非常有必要。该文研究规则波浪下Truss Spar平台垂荡、横摇以及纵摇耦合6自由度运动特性。考虑平台垂荡频率与纵摇频率的2:1共振关系,采用龙格库塔法求解平台在非线性系泊力下平台的非线性运动响应。同时,考虑瞬时波面升高影响,研究非线性系泊力对平台运动的影响。计算结果表明:Truss Spar平台在考虑系泊力后,纵荡与纵摇响应幅值发生跳跃的临界波高值增大,延缓了跳跃现象的发生,但是不能阻止内共振情况的发生。同时,发现考虑瞬时波面升高影响,平台纵荡与纵摇响应幅值发生跳跃时的临界波高值减小,平台越容易发生内共振现象。考虑瞬时波面升高将导致平台的相对垂荡运动增大,引起平台干舷的剧烈变化,对平台的安全造成影响。     

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。