导管架下水驳船的“浮托法”安装改造研究

导管架下水驳船是实施大型深水导管架下水的必要装备。“浮托法”安装模式是大型平台组块海上安装的发展趋势。对“海洋石油229”号导管架下水驳船“浮托法”安装改造前、后的总体性能进行了对比分析。     

南海浮托安装纵荡限位装置设计

针对南海浮托安装就位难题,设计新型浮托安装纵荡限位装置(纵荡挡板),该装置安装于导管架进船侧桩腿上部,实现组块浮托安装快速就位,保持组块对接过程中组块对接装置插尖位置的稳定。与以往同类项目就位方式相比,采用纵荡挡板限位可以缩短浮托安装就位时间,提高安装船舶限位能力,提升整体浮托安装效率,并显著降低作业风险。     

船艉开槽型安装船及其运动特性数值分析

浮托法作为一种成本低、耗时少的大型组块安装方法,被广泛应用于海洋平台的安装中。为将浮托法应用于东海海域平台组块的安装,需开发能适应东海长周期涌浪的海洋环境的浮托安装船。提出一种船艉开槽型海洋工程安装船,并根据安装船安装上部模块时对运动响应极值的限制,设计系泊系统。考虑东海长周期涌浪和短周期风浪以及风、流的联合作用,采用三维势流理论和非线性时域耦合分析方法,计算安装船在系泊状态下的时域运动响应极值,并分析校核系泊系统的安全性。研究结果表明,长周期涌浪主要影响安装船在系泊状态下的波频运动,包括垂荡、横摇和纵摇,安装船运动响应极值满足导管架上部模块安装施工要求,系泊系统安全性也满足要求。     

半潜式生产平台陆地移运方案及浮托流程分析

随着海洋平台重量的不断增加,采用浮托法对平台进行海上安装时,将大型上部模块安全运至码头上驳是浮托安装需要解决的首要难题。以一深水半潜式生产平台为研究对象,对上部模块的陆地移运,考虑动力头、滑轨,以及滑道三种方案,运用有限元方法比较分析上部模块移运过程中的应力、变形及码头引桥受力情况。结果表明,滑道方案较为合理,介绍该平台海上浮托安装流程,以及所需关键设备。     

导管架平台冰致疲劳分析

针对冰区导管架平台存在的疲劳问题,提出冰致疲劳时域分析流程。以某浮拖式导管架平台为研究对象,基于我国辽东湾海冰参数的概率分布情况,划分得到24个疲劳子工况,考虑作用于平台桩腿锥体和井口区隔水导管群上的动冰载荷,采用ANSYS参数化设计语言编制该平台的冰激强迫振动分析程序,对其进行各疲劳子工况下的动力时域分析。基于雨流计数法计算该平台泥面以上42个管节点的等效应力幅值和循环次数,进而由S-N曲线和Minor线性累计损伤法则得到其冰致疲劳损伤和疲劳寿命。研究结果表明:平台构件的疲劳寿命最短为78.9 a,能满足设计的服役年限的要求;导管架疲劳损伤弱点位于井口区第一水平层与桩腿连接位置,该区域是平台日常维护的重点。     

单点系泊系统将军柱疲劳分析

渤海某FPSO的单点系泊装置固定塔架由导管架、将军柱和上部组块构成,其中将军柱是系泊力的主要承受构件之一,其结构安全至关重要。由于系泊力是典型的交变载荷,作用在结构上会产生疲劳损伤,因此有必要对将军柱进行在位期间的疲劳分析。本文提出一种长期海况下海上固定装置疲劳计算方法,通过AQWA软件建立单点系泊系统的多体耦合水动力模型模型,根据渤海的海况环境资料计算出FPSO运动时域内所受到的的系泊力;基于S-N曲线方法与Miner线性累计损伤理论,通过nCode Designlife疲劳计算软件计算将军柱结构的疲劳寿命和管节点的疲劳损伤;评估结构的疲劳强度,分析易发生疲劳的关键节点位置,并给出增加管节点疲劳寿命的建议及设计方法,为相同类型的海上固定式结构物的结构设计及疲劳分析提供有益的参考及借鉴。     

单点系泊系统将军柱疲劳分析

渤海某FPSO的单点系泊装置固定塔架由导管架、将军柱和上部组块构成,其中将军柱是系泊力的主要承受构件之一,其结构安全至关重要。由于系泊力是典型的交变载荷,作用在结构上会产生疲劳损伤,因此有必要对将军柱进行在位期间的疲劳分析。本文提出一种长期海况下海上固定装置疲劳计算方法,通过AQWA软件建立单点系泊系统的多体耦合水动力模型模型,根据渤海的海况环境资料计算出FPSO运动时域内所受到的的系泊力;基于S-N曲线方法与Miner线性累计损伤理论,通过nCode Designlife疲劳计算软件计算将军柱结构的疲劳寿命和管节点的疲劳损伤;评估结构的疲劳强度,分析易发生疲劳的关键节点位置,并给出增加管节点疲劳寿命的建议及设计方法,为相同类型的海上固定式结构物的结构设计及疲劳分析提供有益的参考及借鉴。     

大型浮托安装驳船在极浅水中的运动特性和触底条件分析

结合我国渤海锦州9-3油田新建导管架平台的实际工程背景,针对大型浮托安装驳船在极浅水条件下运动性能和触底现象开展数值计算和物理实验研究。通过两者之间的相互对比,验证了计算结果的正确性。实验中观察到驳船的浅水效应现象,并对该现象的产生原因进行了分析。结合实际海域的海洋环境条件,开展敏感性分析,得到驳船在不同海况下的运动特性,并对驳船是否会发生触底进行了评估。研究结果为保障极浅水条件下,导管架组块浮托安装实际工程的安全应用提供了有力支撑。     

导管架平台管节点的疲劳分析与寿命估计

本文简单介绍了用于导管架平台管节点疲劳分析的两种方法确定性分析方法和谱分析方法,二者均是基于线性累积损伤理论来估算管节点的疲劳寿命.作为算例,本文采用确定性分析方法对BZ28-1单点导管架进行了详细疲劳分析,其中波浪力和高频系泊力合在一个工况中,而低频系泊力则作为独立的疲劳载荷工况,分别计算二者的损伤并按照线性累积损伤理论进行叠加,最终算得其疲劳寿命.计算中疲劳S-N曲线采用API-X'曲线,波浪理论则采用艾利微幅波理论.选用适当的疲劳寿命安全系数,对关键节点的寿命进行了评估,并对其继续使用提出了建议.     

深水导管架安装设计方法

桩基式导管架平台正逐步由浅海向深海发展。深水导管架由于其质量与外形尺寸巨大，对设计、建造、安装提出了更严格的要求。叙述了深水导管架安装分析的一般过程和方法，介绍了MOSES程序在深水导管架安装分析中的使用。     

基于四面体单元的体素法计算导管架浮心及浮力

导管架的浮心浮力计算可以归结于圆柱体与水平面的求交计算。但是圆柱体连接节点与水平面的求交计算很难使用解析方法。本文提出将导管架模型分解为四面体单元,分析每个四面体单元与水平面的相对关系,从而计算得到其浮力和浮心,最终汇总得到整个导管架的浮力浮心。     

圆筒型FPSO上部模块支撑结构疲劳分析

与船型FPSO相比,圆筒型FPSO没有明显的总纵弯曲,上部模块与船体结构之间通常采用刚性支墩来连接,水平运动所产生的弯矩和装/卸载引起的船体垂向变形对模块支撑结构的影响较为显著。因此,以“希望6号”圆筒型FPSO上部模块支撑结构为研究对象,基于DNVGL船级社规范,介绍一种简化疲劳分析方法。以FPSO运动加速度和船体变形载荷作为载荷输入条件,利用SESAM/GeniE软件进行有限元分析,得到结构在所有组合工况下应力的扫描计算结果。根据作业海域各个方向波浪发生的概率,运用简化疲劳分析方法计算得到所关注节点的疲劳损伤和各个工况对结构节点疲劳损伤度的贡献。结果表明,所关注节点的疲劳强度均满足设计疲劳强度要求;同一节点的疲劳损伤对不同浪向的敏感度不一样。该简化疲劳分析方法同样适用于承受周期性载荷的FPSO上部模块主结构和其他型式海洋结构物的疲劳分析。     

浮托船舶在东海海域组块安装的应用分析

浮托安装可以在1～3天时间内完成组块的安装工作,且具有调试时间短、提前投产的特点。在海况恶劣海域,和组块吊装方案相比,该方法有助于抓住有限的时间窗口完成海上作业。目前,世界范围内仍有一些海域没有进行过浮托安装,在进行浮托安装之前,需要进行可行性论证。本文针对东海海域,对环境数据进行统计,采用3条浮托驳船,分别进行了浮托安装分析。从结构安全性及受作业环境条件影响角度考虑,重点针对进退船及对接工况进行分析。根据统一的浮托可行的标准,基于HYSY278/229/228的运动性能,东海环境条件,高位浮托及浮托作业可实施性,从低到高确定多组浮托环境条件,搜索得到对应的浮托环境条件,统计浮托作业概率,进行经济费用比较。分析结果表明,涌浪多的海域,波浪周期特别是横浪方向的周期显著增加,将大幅提高浮托对接时驳船的运动及对导管架的碰撞力,给浮托技术带来挑战。在这种海域中,动力定位船如278,比传统无动力的T型驳船,运动性能最优,可以抵御的浮托作业环境条件最大,作业窗口更多。如要在类似海域进行浮托安装,建议采用动力定位船舶,并采取相关降低涌浪影响的措施。     

液化天然气B型独立液货舱结构低周疲劳研究

基于某B型独立液货舱为研究对象,开展液化天然气(LNG)船码头装卸货工况下的结构应力和温度场热应力分析,重点针对液货舱水平强框处连接节点计算其因装卸货受力和温度变化所引起的疲劳累积损伤。研究结果表明,部分研究疲劳节点由装卸货产生的低周疲劳损伤在整个结构疲劳累积损伤中的占比较大,对结构疲劳损伤起主导作用,需要在液货舱疲劳强度分析中予以重点关注。因此,对此类B型独立液货舱进行结构设计必须考虑低周疲劳的影响。     

基于裂纹扩展的海洋平台疲劳可靠性分析

文章基于裂纹疲劳基本理论,针对在役导管架平台出现初始裂纹状态下结构承载力进行分析,考虑结构损伤与腐蚀等因素,建立了典型导管架平台整体结构模型和局部子模型,分析了在该工况下平台整体结构的疲劳强度,并确定了平台结构的疲劳关键部位。采用几何应力外插法计算了热点应力,基于疲劳裂纹扩展的疲劳分析方法,计算了疲劳关键节点的疲劳寿命与疲劳可靠度。该方法能够为海洋平台结构的维护和保养提供一定参考。     

大型深水导管架封隔器安装工艺

近些年来,在我国经济的不断推动下,海洋工程得到了飞速的发展,海洋深水项目不断增大,对于导管架的需求量也在不断的增大。其中,深水导管架封隔器作为导管架的重要附件之一,其安装工艺和水平对于与导管架在海洋工程中的应用水平有着直接的关系。因此,本文针对深水导管架封隔器的应用范围及其安装工艺进行分析和探讨,希望能够为今后我国海洋工程中的大型导管架的应用和安装提供参考,也为今后我国海洋工程的进一步发展提供助力。     

轻型码头结构疲劳可靠性分析*

采用随机波浪谱和Miner线性疲劳累积损伤原理对轻型码头结构在波浪荷载和船舶撞击荷载共同作用下的疲劳可靠性进行研究。根据轻型码头结构变形大的特点,计算船舶撞击力时考虑了结构刚度对撞击力的影响,波浪荷载使用Morison方程计算,并以Airy波浪理论计算水质点速度。结果表明:波浪荷载和船舶撞击力对轻型码头结构的疲劳寿命均产生一定的影响,在进行疲劳可靠性分析时应考虑两种荷载的共同作用。     

3种导管架疲劳极限状态分析方法的应用比较

针对老年导管架延长使用时,传统结构疲劳分析方法偏于保守,基于该方法进行平台结构完整性管理,往往会产生较多的检测费用的问题,推荐在在役导管架结构安全评估中采用旨在充分挖掘结构抗疲劳能力的疲劳极限状态分析方法,提出适合于工程实际应用的有限元计算导管架各类管节点的应力集中系数、节点柔性以及疲劳裂纹扩展的分析方法,通过工程应用案例,给出3种方法的适用范围。     

南海超大型组块浮托安装的关键技术

该论文通过南海荔湾项目的超大型组块浮托安装的研发与设计,向海洋工程界介绍在南中国海进行的水深为190m左右、浮托重量达3.2万多吨组块的浮托安装关键技术.由于该技术的攻关与成功设计,使浮托安装技术由浅水向深水发展、浮托重量由万吨级向几万吨级发展,本项目的设计成果极大地推动了大型组块海上安装的进程.     

FPSO上部模块支墩结构疲劳强度分析

模块支墩结构是上部模块与FPSO船体主甲板之间的连接结构,在模块支墩结构设计中除考虑上部模块自重、惯性力及风载等载荷,还应注意船体梁整体弯曲变形的影响,故在设计最初就应考虑支墩结构疲劳强度.该文通过对FPSO上部模块支墩结构的疲劳评估,基于线性疲劳累积损伤原理的简化疲劳评估方法,展开疲劳分析,并考虑了FPSO服役寿命周期内的各种工况,在此过程中借助有限元分析软件成功获得了疲劳评估中的重要数据.分析支墩结构疲劳损坏的危险区域及疲劳产生的主要诱因,分析结果可为后续支墩结构的详细节点设计提供借鉴.