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。     

FPSO时域动态拖航分析

以某油田弃置退役浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)为研究目标,采用非线性时域动态分析方法考虑不同环境条件组合影响,对FPSO的拖航进行时域下拖缆张力响应和FPSO艏摇运动响应分析。结果表明,在给定海况下,被拖物FPSO的拖缆最大张力小于设计破断力,其最大艏摇角度接近30°。在分析过程中系统处于稳定状态,没有出现发散现象。出于保守考虑,在分析中假定拖船固定,给出的计算结果偏保守。     

深水FPSO拖航性能模型试验

为研究海上拖航的规律和特点,针对作业水深2 000m的浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)开展一系列拖航性能模型试验。试验中通过改变拖缆长度、龙须缆夹角以及环境条件获得拖航阻力和FPSO的运动变化规律。结果表明:适当选取拖缆长度和龙须缆夹角有助于改善拖航稳定性,降低拖缆张力。相比小波高环境中,静水中拖航稳定性更差,拖航过程中应给予足够的重视。研究成果可为海上拖航方案制定和作业提供技术支撑。     

FPSO系泊系统载荷计算与分析——基于南海"奋进号"FPSO运动特性实船测量结果

通过实船测量获得了"天鹅"和"彩虹"台风过境过程中南海"奋进号"FPSO运动响应数据.根据实船测量数据,对业界普遍采用的FPSO水动力性能分析数值模型进行了修正.利用修正后的模型,将实船测量获得的船体运动响应数据作为输入项,采用非耦合数值分析技术对南海"奋进号"FPSO系泊系统在实际海况下的载荷进行了计算,并对其在恶劣...     

FPSO单点在役滑环密封更换技术的研究与实践

针对某油气田FPSO单点滑环主密封失效引起的原油介质泄漏,以FPSO单点滑环密封更换项目为例,对在役滑环在FPSO非限位状态下实施密封更换进行了可行性研究,提出滑环驱动臂分离加倒链旋转创新方案。从天气要求、停产工期、资源投入等角度,对在役滑环在FPSO非限位与限位状态下实施密封更换进行了对比分析。在FPSO非限位状态下,对滑环驱动臂分离、密封支撑环拆装、O型圈切割与粘贴、倒链旋转等关键工序进行合理化方案设计。实践结果表明,与传统FPSO限位方案相比,创新方案具有风险低、费用少、施工简单、可操作性强的优点,且能成功解决滑环内外环相对静止、密封支撑环拆装要求高、O型圈切割粘贴难度大、空间狭小试验难度大等系列施工难题。FPSO非限位状态下在役单点滑环密封更换技术具有较好的经济性、安全性和高效性,可供施工者借鉴。     

用短峰波理论预报南海浮式生产储油装置运动响应

用短峰波理论并采用谱分析法,对在南海100年重现期极端环境条件下转塔式单点系泊的浮式生产储油装置(FPSO)的耐波性进行了分析。与长峰波理论计算结果相比,短峰波理论计算结果具有以下特点:①FPSO横摇运动幅值和纵摇运动幅值对波向角的变化不太敏感,其最大值与最小值之间的差值较小;②在迎浪状态下FPSO的横摇运动幅值不为0,而且会产生较大的横摇运动响应;③在横浪状态下FPSO也会产生较大的纵摇运动响应。短峰波理论的运动响应计算结果打破了PFSO在迎浪时模摇运动为0,在横浪时纵摇运动为0的传统观念。南海FPSO设计运动参数选择以短峰波压载状态下的计算结果为依据。     

超大型FPSO码头系泊设计分析

超大型FPSO码头系泊采用岛式码头系缆布置方案。详细设计阶段对FPSO进行了模型风洞试验,测得FPSO的风、流荷载系数;采用OCIMF规范计算风、流荷载。采用Flory-Remery方法计算过往船舶的船行波对FPSO码头系泊的影响荷载;采用MOSES软件建立了FPSO码头系泊各种工况的分析模型,模拟了驳船、系泊缆绳和橡胶护舷碰垫等的约束,应用非线性时域耦合和准静态分析方法,研究不规则波浪作用下FPSO的运动响应、系泊缆绳拉力和橡胶护舷碰垫上的碰撞力等。为FPSO系泊结构和设备设计、总装码头规划和建设以及系泊作业安全提供了理论依据和技术指导。     

迎浪状态下内转塔式FPSO船舶运动的短期预报

为预报FPSO在迎浪状态下的运动性能和结构强度,基于频域三维线性势流理论,计算FPSO在规则波中压载、半载、满载3种工况下的响应幅值算子,并对FPSO 3种工况下的运动、加速度和剖面关键载荷进行3h短期预报。研究结果可为FPSO总体结构强度、疲劳强度和屈曲强度分析提供运动和载荷数据。     

基于实测波频数据的海洋核动力平台多体动力特性评估

基于现有的渤海浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）实测数据,开展海洋核动力平台（Marine Nuclear Power Platform,MNPP）定位系统多体动力特性分析。建立MNPP定位系统的多刚体动力学模型,通过MNPP与渤海某FPSO的响应幅值算子（Response Amplitude Operator,RAO）,计算FPSO船体实测数据与MNPP响应的比例系数;根据FPSO船体实测数据计算MNPP 六自由度数据,并采用经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）方法保留原始数据的波频成分,在此基础上计算定位系统的系泊回复能力和各铰节点的受力行为。通过与FPSO软刚臂系泊系统受力状态进行对比分析,验证MNPP定位系统在实测海况下设计的合理性。可为MNPP系泊结构设计和安全运行提供科学的分析手段。     

浮式生产储油船(FPSO)迁航性能计算

应用作业海域波浪短期统计特征长期分布计算法、粘性阻力和风浪中阻力增加计算以及运动与荷载的频域Green函数的计算方法,提供了FPSO迁航海况选择、迁航阻力确定和船体运动与遭遇波浪荷载预报的计算方法和应用实例。计算方法和性能表达方式对于FPSO迁航作业设计具有工程应用意义。     

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。     

新型FPSO IQFP的水动力性能研究

为了进一步论证新型FPSO IQFP的水动力性能,根据一个优化的IQFP工程设计实例,应用三维势流理论的源汇分布法,建立水动力计算模型,进行IQFP浮体的频域波浪力和运动响应的数值计算分析,并与相近吨位的船型FPSO进行比较。研究结果表明,IQFP的横荡、横摇和垂荡固有周期与百年一遇谱峰周期相差3 s以上,有效地避开了波浪能量集中的频域范围,避免了结构与海浪集中的频率发生共振,因此IQFP可以与作业海域极端环境条件相适应;由于长宽尺寸相同且平面轴对称,所以IQFP不仅能有效降低建造难度和成本,而且只需用横摇/纵摇、垂荡和横荡/纵荡3个自由度来描述其运动响应,大大降低了计算分析的难度。     

大型FPSO干拖和湿拖方案对比

以某大型浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)为例,对湿拖和干拖两种方案中的关键考量点进行对比分析,干拖分析主要包括总纵强度分析、绑扎分析和稳性分析,湿拖分析主要包括总纵强度分析、稳性分析和拖船选择.初步分析结果表明这两种拖航方案在技术上均是...     

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。     

基于FPSO运动的多波型立管响应对比

基于最小势能原理建立立管非线性力学模型,应用海洋工程分析软件OrcaFlex进行数值模拟,通过控制变量法分散浮筒的布置位置,建立单波、双波和三波构型立管。考虑浮式生产储泄油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）六自由度响应,对比3种构型立管垂向运动及整体von Mises应力分布,通过比较触地点动态位移判断出具有最优运动隔离效果的立管构型。结果表明：考虑浮体响应后浮筒的分散布置有利于立管垂向速度和加速度的平稳过渡;在3种构型中双波构型对重点位置的张力优化效果最佳、抵抗材料发生屈曲变形的能力最强且该构型隔离浮体运动响应的效果最优。     

基于柔性管缆运动监测数据的位移计算方法

为了得到柔性管缆的弯曲应力和疲劳损伤累积应力计算所需的位移数据,通过实时监测获得的柔性管缆的加速度数据,应用四元数法和4阶Runge-Kutta(龙格库塔)法对其瞬时运动姿态角进行更新求解.然后,剔除监测加速度数据中的重力加速度分量,应用FFT(离散傅立叶变换的快速算法)频域法,推导出柔性管缆3个方向位移的计算公式,并...     

基于分布式光纤传感技术实现的小道距海上拖缆地震数据采集系统

分布式光纤声波传感利用单根光纤作为传感单元,可实时捕捉光纤沿线的声波信号,是一种新型的空间连续声波采集技术。首次提出了基于分布式光纤传感技术的小道距海上光纤拖缆地震数据采集系统,拖缆中采用单根光纤依次缠绕在多个水听器骨架上进而形成水听器阵列,不需要添加额外的分离器件,大大简化了采集系统的复杂度和制造工艺。最终实现的光纤拖缆道间距为1 m,系统的声压噪声本底优于-40 dB ref■。驻波管标定结果表明,该技术实现的水听器具有较好的声压响应一致性,声压灵敏度约为-157.8 dB ref rad/uPa。湖上测试结果进一步验证了该采集系统的性能,可以清晰地采集到初至波以及由于多种界面连续反射产生的续至波。该光纤拖缆地震数据采集系统为海上地震采集提供了一种新的技术方案,小道距可以实现更精细的海底矿体成像分辨率,促进了海域天然气水合物勘探开发技术的发展。     

浮式软管在半潜式FPSO油气外输上的应用

介绍陵水17-2气田半潜式浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）外输软管的基本设计方案。采用热辐射计算以评估火炬臂对外输软管的影响。采用有效方式实现非标准管径软管与穿梭油船首装载系统的连接、软管回收滚筒后的固定和冲洗。模拟外输工况下软管的运动性能,评估软管与FPSO的干涉以及软管被应急释放时与FPSO的碰撞,给出调整滚筒位置以及置避碰护舷、防荡缆和防坠落绞车的解决方案,为今后半潜式FPSO或类似装置采用浮式软管外输油气提出建议。