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。     

基于水深截断的深水系泊系统计算

以工作水深为1 500 m的半潜式钻井平台为目标平台,依据600 m等效水深截断的试验结果,通过数值重构计算模型的对比分析,得到可用于全水深计算的水动力参数,并对1 500 m全水深的运动响应和系泊缆受力进行评估。评估结果表明,水深截断可用于深水系泊系统的初步设计。     

风浪联合作用下深水半潜式平台运动响应模型试验研究

以一座工作水深为1 500 m的深海半潜式钻井平台为例,采用混合模型试验技术,对其在400 m等效截断水深锚泊系统系泊下进行模型试验研究,缩尺比取为1∶100,分别进行了静水试验、规则波以及不规则波试验.对比数值计算结果与试验结果,对平台的运动响应进行研究分析.     

深水半潜平台悬链线式系泊系统耦合动力分析

探讨悬链线式系泊系统的基本特性,分析系泊缆直径、长度和预张力角度对系泊缆动力特性的影响,初步计算分析了1500m水深时较为经济的悬链线式系泊系统,结果表明改变系泊缆布置角度和系泊缆数目可以在一定程度上改善系统的运动响应和动力效应,但是深水悬链线式系泊系统经济性和平台作业能力等问题仍需研究。     

极端载荷下半潜式平台系泊方法及性能对比

以某深水半潜式平台为研究对象,针对1 400 m 工作水深的12点系泊系统,采用时域耦合分析方法对比分析南海某设计工况下张紧式系泊与悬链线式系泊平台的运动响应和系泊缆动力特性,进而研究极端载荷作用下受力最大的系泊缆断裂时二者的变化情况。结果表明：与悬链线式系泊相比,无论是完整状态抑或是破断状态,张紧式系泊均具有更好的系泊性能,但聚酯缆材料的刚度非线性程度较大。分析结果可为系泊系统的设计与选择提供参考。     

系泊缆破断对半潜式平台水动力性能影响的试验研究

系泊缆破断是浮式平台系泊系统设计的关键因素。本文针对系泊缆破断对半潜式平台水动力性能影响的问题,对一半潜式平台开展模型试验,研究在极端海况下,平台在系泊系统完整与系泊系统破断工况下的系泊缆载荷,以及平台运动和波浪爬升响应差异。试验结果显示,系泊缆破断会造成邻近系泊缆张力均值增加;平台发生大范围水平偏移;在0°载荷方向下,平台纵摇固有频率会发生偏移;在90°载荷方向下,平台迎浪侧波浪爬升高度发生明显变化。研究结果可为半潜式平台的设计与验证提供参考,从而保障平台安全。     

基于静力相似的水深截断系泊系统多目标优化设计

编写了基于悬链线方程的系泊系统静力计算程序,结合多目标遗传算法NSGA-Ⅱ,实现了大范围寻优和多目标优化,用于水深截断系泊系统的优化设计.     

深水半潜式平台聚酯缆张紧式系泊研究

该文主要研究了聚酯缆张紧式系泊在深海作业条件下的相关性能。首先总结聚酯缆材料的非线性伸长特性及规范法规的相关要求,针对1 500m作业水深下的半潜式平台的相关参数设计了聚酯缆材料的张紧式系泊系统,并对系泊系统在作业工况和自存工况下进行了时域耦合动力分析,根据规范对平台运动位移和线张力采用不同轴向刚度值进行模拟,分析了单根破断对耦合系统的影响,并校核计算结果,发现完全符合规范要求。     

动力定位失效模式下FPSO-CALM系泊系统的动力学特性响应研究

动力定位FPSO侧推器失效后会对CALM系泊系统造成影响,需要对这种影响进行预测与评估。采用凝集质量法将系泊缆索离散为凝集质量模型并计算系泊缆的系泊张力,运用PID控制系统对船舶的侧推器进行推力分配,在波谱为JONSWAP的波浪作用下,研究FPSO的动力定位系统失效对CALM浮标水平三自由度运动的影响,以及对系泊缆、系船缆及输油软管有效张力的影响。结果表明:在JONSWAP波的作用下,动力定位系统的失效使得船舶水平三自由度的运动幅度高于CALM浮筒,并且输油软管会产生比系船缆更大的突变张力;失效后处于稳定阶段时,系船缆能够承担更多的有效张力分量;值得注意的是,在侧推器失效后系泊系统中的突变张力无法有效分散到每根系泊缆绳上。     

系泊参数对油气资源开发保障平台系泊性能的影响

基于时域非线性耦合分析方法,改变平台系泊系统的系泊参数,计算平台运动响应和系泊缆张力响应,以平台最大偏移量和系泊缆张力安全因数为优选对象,研究系泊参数的变化对系泊性能的影响。结果表明:系泊缆截面水动力系数和系泊缆的组内角对平台系泊系统的响应影响并不显著;系泊性能对系泊缆数量的变化非常敏感,在合理范围内增加系泊缆的根数使系泊缆的最大张力迅速减小,平台的最大位移也随之减小;合理选取系泊缆材料分布、系泊缆总长度、系泊缆组间角等可大幅改善平台的系泊性能。     

系泊油轮靠球减振性能分析

基于某油田PSP平台靠泊系统,提出了一种新型减振靠球.同时,建立了油轮停靠平台时的水动力分析模型,进行了油轮运动的频域计算;在频域分析的基础上,考虑护舷及靠球的综合作用,建立了系泊油轮、护舷及靠球系统的耦合分析模型,计算了靠泊状态油轮的波浪载荷,油轮运动,系泊张力及油轮对平台的撞击力.计算表明,采用减振靠球后,油轮的运动和系泊状态的碰撞载荷明显减小,设计的靠球减振效果显著,可以在系泊油轮减振抗冲击方面使用.     

弹性超大型浮体系泊动力响应特性

为深入了解浮体弹性对系泊张力的影响,基于有限元思想和集中质量法对浮体的系泊系统进行耦合分析,研究弹性浮体的运动响应和系泊缆张力,编制相关程序,将所得结果与相关试验结果进行对比,验证数值方法的准确性。以某弹性超大型浮体为例,建立相关数学模型,在规则波中计算得到不同浮体弹性模量和不同波浪频率下8根系泊缆的最大张力。研究表明：在波浪频率达到共振频率之前,最大系泊张力随着波浪频率和浮体弹性模量的增大而增大;在波浪频率超过共振频率之后,最大系泊张力随着波浪频率和浮体弹性模量的增加而减小。     

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。     

半潜式浮式风电平台立柱波面爬升特性试验

以新型3立柱半潜式浮式风机平台为研究对象,建立全耦合物理水池试验模型。采用水池模型试验对浮式风电平台各立柱附近波面爬升特性进行研究。结果表明：在线性频域范围内,当波浪周期小于17 s时立柱波面爬升幅值响应不受浪向影响;叶片旋转和塔筒耦合谐振激励对波面爬升没有显著影响;最小气隙主要发生在背浪向立柱,并且受系泊缆分布不对称影响。     

单点系泊深海养殖工船水动力性能

为研究更加适合于深海养殖网箱工船的系泊方案,基于时域耦合理论,使用SESAM软件建立深海养殖网箱工船船体,在DeepC中建立系泊系统的耦合分析模型.根据系泊缆线布置方式的不同,对组式系泊和均布散射系泊进行对比分析.从船体的运动响应和系泊缆的张力两个方面,对比分析在不同浪向角和多种波浪载荷下的系泊性能.结果 表明,对于深...     

辅助钻井多浮体系统系泊截断设计与分析

为满足模型试验中水池尺寸的限制性,基于静力相似准则,调整辅助钻井(Tender Assisted Drilling,TAD)多浮体系统系泊线的长度、刚度、单位长度质量等参数,开展TAD多浮体系统系泊线的等效水平截断设计,进行截断前后静力与时域动态结果的对比分析.结果 表明,截断后系泊线及各浮体的水平静力回复力特性和时域...     

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。     

基于三维势流理论的浮托驳船安装设计

在三维势流理论的基础上通过边界条件和控制方程分析流体入射势、辐射势、绕射势等3种速度势,引入悬链线法和集中质量法建立关于浮托安装进船、浮托安装退船、驳船就位停泊等3个阶段的驳船船缆耦合运动模型。当波浪方向为270°时停泊就位阶段最大系泊缆张力达176.67 t,对应的系泊缆为左舷艉部,此时安全因数最小（2.16）,系泊缆设计张力为185.20 t。在进船阶段艉部系泊缆张力在3个阶段依次减小,舯部和艏部系泊缆张力在3个阶段依次增大。集中质量法求得的和MOSES软件得到的进船和退船系泊缆张力误差分别为2.3%和5.6%。研究设计的浮托驳船安装系泊运动计算模型适用于不同工况下的系泊缆张力。     

内孤立波作用下深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学特性

中国南海内孤立波自然环境频发,内孤立波下深水锚泊平台-隔水管系统动力学失效风险高,为此建立了内孤立波下的深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学模型及分析方法,开发了深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学求解器,开展内孤立波下深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学特性分析,识别内孤立波下深水锚泊平台与隔水管系统的动力响应、耦合作用规律以及隔水管系统安全弱点。结果表明,在内孤立波作用下深水锚泊平台向内孤立波传播方向运动,当内孤立波波峰到达平台中心位置时锚泊平台的偏移达到最大,然后锚泊平台逐渐向初始平衡位置运动并最终趋于稳定;内孤立波促使隔水管系统顶部向内孤立波传播方向偏转,导致隔水管系统对锚泊平台运动产生一定的促进作用;当锚泊平台位移最大时隔水管系统关键参数响应值最大,但隔水管系统上球铰转角峰值时间有一定的滞后性,下挠性接头转角是内孤立波下的深水钻井隔水管系统安全弱点。