Accounting for constraint effects in fracture mechanics analysis of floating production, storage and off-loading vessels and ships

Research has been performed to study the effect of constraint dependent fracture toughness of parent metal and HAZ for steels applied for fabrication of oil and gas floating production, storage and off-loading (FPSO) vessels and ships. A test method was employed to study the HAZ crack tip opening displacement (CTOD) fracture toughness at various levels of constraint avoiding excessive scatter usually associated with conventional HAZ CTOD testing, which may obscure effects of constraint.The objective of the research was to determine the material dependent constraint parameters in Ainsworth and O'Dowd's constraint modified fracture assessment approach and to develop a method based on information from the literature pertaining to the structural constraint in plates with semi-elliptical surface cracks. Results due to Wang and Parks and Nakamura and Parks computed using line-spring and FE analyses were used to establish polynomial expressions for the structural constraint in tension and bending applicable to fracture assessment of shallow fatigue cracks initiated at weld toes in floating offshore structures such as FPSOs.The results of the analyses clearly show that fracture assessment of semi-elliptical surface cracks in tension would be overly conservative if constraint effects are not accounted for in the Option 1 or Option 2 fracture assessment curves or in fracture toughness. It was also found from the tests conducted on specially prepared wide-plate test specimens, that the constraint modified Option 1 curve was conservative for fracture assessment of semi-elliptical surface cracks located in the HAZ of a 500 MPa minimum specified yield strength quenched and tempered steel for offshore application.     

我国浮式生产储油装置的研制与开发

我国自主研制了8艘浮式生产储油装置(FPSO)。依托这8艘FPSO,成功开发了10个海上油田,其中7个为年产油100×104m3以上的油田。在FPSO研制过程中,共申请了12项专利,制定了多项技术标准。FPSO的研制促进了相关学科的发展与人才培养,FPSO已成为海洋石油开发的战略性技术。目前中国海油3 900多万吨油当量的年产量中,75%的产能依靠FPSO支持。在研制FPSO过程中,已掌握了FPSO设计、建造的许多关键技术,并取得了多单元复杂系统总体优化设计技术、大型浮体浅水效应技术**、抗冰设计方法和抗强台风永久性系泊系统设计技术等4项核心技术的重大突破。这些关键技术与核心技术的掌握和突破,以及它们的成功应用,使FPSO在我国海洋石油工业发展进程中起到了关键作用。我国已成为世界上使用FPSO最多的国家之一,也是设计与建造FPSO最多的国家之一。我国的FPSO总体技术已达到当今国际先进水平。     

节能型浮式生产储油装置惰气系统

为最大限度地利用FPSO上热站锅炉的烟气,减少FPSO上惰气系统能源消耗,对惰气系统配置及控制方式进行了改进。即惰气系统采用1台烟气模式、1台柴油模式,并与之对应配置2套完全独立的惰气总管,和1套公共控制系统。惰气系统工作时,烟气模式优先运行,烟气量不足时,柴油模式运行,产生的惰气作为烟气模式的补充。采用这种惰气系统,不但对FPSO热介质加热炉产生的烟气可以充分利用,减少柴油消耗量,节约惰气系统燃料成本,而且可以同时进行外输及洗舱作业,提高生产时率。     

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。     

0-1背包问题的模糊粒子群算法求解*

针对基本粒子群算法在背包问题上表现的不足,在基本粒子群算法的基础上运用模糊规则表加入了新的扰动因子,提出了一种新的算法——模糊粒子群算法。该算法结合了模糊控制器中输入/输出的模糊化处理和粒子群寻优的特点,为实际问题提供了新的解决手段。将模糊粒子群算法应用于0-1背包问题上,通过多组实例数据进行测试,验证表明了本算法具有良好的有效性和鲁棒性。     

深水油气田开发中的浮式平台新技术

对当前世界上深水油气田开发中的几种先进的浮式平台技术与应用特点进行了介绍和分析,以了解和掌握世界深水浮式平台最新进展和发展趋势,并提出了西非深水油气田开发浮式平台的一般选择原则。     

深海石油工程装备技术发展现状及展望

深海工程装备主要包括深海钻采平台及辅助装备、物探装备、水下工程装备、深海运载与作业装备、超大型海洋浮式结构物等。半潜式平台是在坐底式平台基础上发展起来的一种深水浮式平台,解决了固定式平台不适于深水开发的问题。张力腿平台是在半潜式平台基础上发展起来的一种深水顺应式平台,解决了传统移动式平台的运动性能和定位难以满足深水作业需求的问题。单柱式平台的优点是运动稳定,安全性好,动态定位方便,便于拖航和安装,造价低。浮式生产储卸油船(FPSO)使海上油田开发避免了远距离长输管道和终端设施建设所需的工程投资,生产系统投产快、投资低,可转移重复使用,实现了油田的全海式开发。另外,随着世界各大石油公司在深海领域的投资不断增加,水下工程装备需求迅速上升。我国经过40多年的发展已形成了自升式钻井平台、坐底式钻井平台、导管架式平台三个技术系列,"海洋石油708"勘察船和"海洋石油981号"的投入使用,标志着我国海洋石油工业"深水战略"迈出了实质性步伐。目前我国在役的半潜式平台3座、FPSO船14艘。虽然我国海工企业已具备建造深海半潜式平台、FPSO的能力,但在规模、装备、技术水平和管理水平等方面仍存在差距。     

动力定位系统应用技术研究

动力定位系统是深海作业的船舶配套关键技术。文中介绍了海洋工程船舶动力定位系统的发展和目前我国海洋工程船舶的动力定位系统现状,同时分析了动力定位系统的控制技术和基本构架,并对动力定位控制技术的发展难点做了初步分析和展望。     

大型FPSO储油轮拖航探述

根据多年来海上油田工程施工经验,对单点系泊系统大型FPSO拖航工程的证书办理、拖航出港、引水、内河航行、大洋航行、气象保障,以及拖航过程中拖航指挥小组,被拖物FPSO,拖轮等各方的职责和任务进行了详细的叙述和介绍。     

“海洋石油102”FPSO生产系统工艺流程改造与实践

随着渤中28-2南油田群新油井的投产,“海洋石油102”FPSO货油舱原油进舱量增加,使得原来的原油入舱管线不能满足现状,从而导致了生产系统处理能力下降.对“海洋石油102”FPSO生产系统工艺流程进行了改造,利用原有设备新增入舱管线使FPSO生产系统处理的原油与上游平台输送来的合格原油分别进入货油舱.实践效果表明,“海洋石油102”FPSO生产系统工艺流程的改造,在大幅提高了FPSO生产系统处理能力的同时,也增加了上游平台的原油处理能力和输送能力,为渤中28-2南油田群进一步提高产量成功解决了瓶颈难题.