一种新型Spar平台概念的试验研究

Spar平台的概念近年来在深海油气资源的开发中得到广泛的应用,随着技术的进步,各种新型的Spar平台形式不断涌现,其各方面的性能得到大量的研究.本文对一种新型的几何形Spar平台概念进行了试验研究,分析总结了其水动力特性,对我国深海油气资源开采平台的研究具有一定的意义.     

深海海洋平台发展综述

本文综述了深海海洋平台的发展历程及现状,深海海平台包括半潜式平台、TLP平台以及Spar平台,半潜式平台只能使用湿井口,多为钻井平台。TLP平台和Spar平台都适合用作深海采油平台,通过对比,认为TLP平台更为适合中国南海海域的油气开发。最后对深海平台未来的发展进行了展望。     

多柱桁架式立柱平台概念设计

在过去的20年中，油气资源的开发不断地向深海方向发展。随着开采深度的不断增加，为了适应深海中较为恶劣的自然环境条件，一些新型的油气资源开采平台不断涌现，如FPSO、半潜式平台、张力腿平台以及立柱式平台（Spar）等。1996年，第一座应用于实际生产的Spar平台（Neptune Spar）在墨西哥湾建成并投入使用，其作业水深为588m。经过10多年的发展，世界上在建或投入使用的Spar平台已达14座，其形式也由第一代传统Spar平台（Classic Spaur）发展为第二代桁架式Spar（Truss Spar）以及第三代多柱式spaur（Cell Spar）。     

桁架式Spar平台方案设计研究

Spar平台是一种用于深海油气开发的海洋结构物.目前对Spar平台的研究集中在其运动特性和水动力分析、结构强度和疲劳研究以及垂荡板的性能和设计上.然而,国内对于Spar平台设计方法的研究却很少,国内外公开发表的文献也很少,这给Spar平台的设计带来了困难.本文归纳了桁架式Spar平台方案设计的基本流程,包括总布置、主尺度的选择,以及对设计方案进行的稳性校核和水动力分析.在此基础上,针对平台的不同结构推荐使用相应的ABS和API规范进行结构设计,并应用设计波法对得到的结构尺寸进行强度校核.通过一个实例详细说明了整个设计过程,分析结果表明该设计方案是可行的.同时指出了传统的海洋工程设计方法存在的问题,提出在传统设计方法的基础上,应用多学科设计优化思想进行海洋平台的方案设计的基本思想.     

干式井口半潜式平台技术的发展

随着海上油气生产逐步向深海发展,现有的干式井口支持平台TLP和Spar平台渐渐表现出其局限性,于是提出了将干式井口用于半潜平台的设想。文章介绍了几种新型干式井口半潜平台的设计理念,并指出新型结构设计所面临的新问题,对南海油气开发具有一定的参考意义。     

Truss Spar平台滑移装船研究

Truss Spar平台是当今Spar平台的主流形式.由于Truss Spar平台主体结构的特殊性,致使其滑移装船工程设计具有一定的特殊性.该文依据NOBLE DENTON指导性文件,从Truss Spar结构特点出发,对与平台装船相关的船舶滑道设计、滑靴设计、系泊设计、调载方案设计、泵和拖拉设备的选型等进行了研究,提出了需要关注的关键性技术问题,为今后Truss Spar平台主体结构的滑移装船设计提供参考.     

深海平台结构的波浪载荷与动态响应特征

简要介绍当前运用较广的TLP、FPSO、Spar等型式深海平台的生产背景和主要特点,通过对上述各种结构型式深海平台的优、缺点进行深入的比较分析,探讨在南海特殊海洋环境下进行油气资源开采时宜采用的最合理的平台结构型式。     

剪切流中Cell-Truss Spar平台涡激运动的CFD计算与模型试验研究

目前,Spar平台在离岸深水作业中得到越来越广泛的应用,作为影响spar平台在某些来流条件下运动响应特性的一种重要现象,涡激运动已成为国际海洋工程界亟待研究的一个新课题.本文采用CFD计算与模型试验相结合的方法,对一座称为"Cell-Truss Spar"的新型Spar平台在剪切流作用下发生涡激运动的现象进行了研究.相对于目前已存在并应用的Spar平台,Cell-Truss Spar平台在结构形式上有其自身的特征,研究中充分考虑了这一特征,对其建立适当的CFD计算模型,得到其涡激运动的特征,模拟了锁定现象的发生过程,分析了锁定现象的发生机理和规律;同时制作了精细的物理模型,测试了一系列的剪切流表面流速,得到了Cell-Truss Spar平台涡激运动的一些关键性参数,并成功地观察到了锁定现象的发生.CFD计算与模型试验相互比较,相互验证,最后对该平台涡激运动响应的特征进行了分析和总结,为进一步的涡激运动抑制研究奠定了基础.     

Spar平台上部设施和设备总体布置

深水油气田的开发推动了深水浮式平台技术的发展,目前已有三类深水浮式平台在国外深水油气田开发中得到应用,Spar平台是其中的一种。随着我国南海深水油气资源的不断发现,提出了对深水浮式平台技术的需求。南海深水气田是在中国南海深水海域发现的第一个深水气田,为了验证深水桁架式Spar平台在南海深水气田开发中的可行性,我们对深水桁架式Spar平台设计技术进行了研究,Spar平台上部设施、设备总体布置也为主要研究内容。本文介绍Spar平台的发展历程,研究了Spar平台上部设施、设备总体布置方法,以及Spar平台上部设施设备的布置应考虑的要点,以供本领域研究设计人员了解参考。     

Spar平台涡激运动的数值模拟

涡激运动对Spar平台的安全性影响已越来越受到重视。文中采用基于粘性流的CFD方法,对海流作用下Spar平台的涡激运动特性开展研究:确定了Spar平台涡激运动的数值分析方法、绘制合理的网格,研究Spar平台横荡、纵荡响应以及平台在水平面内的运动轨迹特点,以及平台运动与漩涡脱落之间的关系;揭示了平台涡激运动随时间变化的发展规律,为下一步提出抑制Spar平台涡激运动的措施提供重要思路。该项研究成果将为开展Spar平台三维涡激响应分析提供一定的参考。