东海涌浪环境下大型起重船吊装组块耦合运动响应数值模拟研究

我国东海海洋环境复杂,经常出现小波高、长周期的涌浪.长周期涌对系泊大型起重船吊装海洋平台上部组块影响比较大,尽管涌的波高较小,但是,吊物组块运动幅度明显比同等波高海况时的要大,严重影响了海洋平台的安装施工效率和进度,甚至威胁作业安全.本文采用水动力势流软件,建立系泊-大型起重船(包括吊臂)-索具-大型组块吊物的耦合运动模型,研究复杂涌浪环境下耦合系统运动响应特性及其机理,并开展了参数敏感性分析,讨论对耦合响应影响因素.最后,对东海涌浪情况下起重安装施工,提出了降低吊装组块运动响应的建议措施.     

埕岛油田极浅海域大型平台上部组块整体安装模型试验

以埕岛油田极浅海域某中心平台为对象,模拟半潜驳船浮托法安装平台上部组块的主要阶段和过程。分析驳船和上部组块等的运动、受力情况以及安装过程中可能遇到的问题,确定该海域上部组块整体安装系统驳船选择及系泊系统、安装海洋环境参数等关键技术参数。     

半潜平台浮托安装水动力响应特性数值模拟与模型试验研究

半潜式平台（Semi-Submersible Platform, SEMI）是海洋石油天然气开发中钻井和生产中常见的浮式平台,随着海洋资源的不断开发,浮托安装作为一种省时省力的新型模块安装法逐渐成为主流。本文以半潜平台上部组块浮托安装过程为研究对象,以数值模拟和模型试验为研究手段,针对不同海况条件,探究半潜平台在浮托安装船进船过程中的水动力响应特性,并对平台是否会发生触底进行评估。结果表明,Newman近似法得到的垂荡运动结果与全QTF法误差较大,后者与模型试验吻合更好;本文平台不会发生触底现象,可以安全进行浮托安装作业,研究结果为实际工程安装提供数据支持与有力支撑。     

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。     

基于快速载荷转移技术的浮托安装分步试验和数值模拟研究

实现海洋平台上部组块高效安全的安装是海洋油气资源开发的保障,论文以基于快速载荷转移技术的浮托安装系统为研究对象,利用模型试验和数值模拟方法探究大型平台组块浮托安装的动力响应特性,对浮托安装过程进行简化分步试验和数值模拟,利用举升丝杠系统和压载系统调节驳船实现不同载荷的转移,探究了不同载荷转移(0%,30%,70%和100%)工况下,驳船和平台上部组块的运动响应及DSU和LMU的受力特性。对比分析了数值模拟和试验结果,两者吻合较好。研究结果可为快速载荷转移技术在浮托安装中的应用提供参考。     

基于AQWA的发电船栈桥系泊水动力性能

为分析栈桥系泊系统和风、浪、流等环境因素对发电船水动力性能的影响,文章评估发电船系泊系统的安全性,合理设计发电船系泊系统,并建立发电船栈桥系泊数值模型。基于三维势流理论,应用AQWA软件对该船进行频域水动力性能分析,通过时域耦合仿真计算得到其六自由度运动响应、系泊缆张力和护舷压力,并对不同环境载荷下的船舶系泊系统进行安全校核。计算结果表明：在各作业工况下,发电船系泊系统是安全的;波高和浪向角对系泊缆的张力和运动响应有重要影响,波浪周期对纵摇和垂荡的影响较大。     

动力定位驳船浮托安装关键技术及其在东海适用性分析

采用动力定位船进行大型海洋平台的浮托安装是海洋工程领域的前沿技术,与常规驳船的浮托安装相比,动力定位技术的引入可大幅提高海上安装效率和作业安全性,从而达到节省工程投资的目的。论文以海洋石油工程股份有限公司在南海成功实施的某海洋平台15000吨级组块的动力定位浮托安装为例,系统地分析了其中的关键技术,并对动力定位船在东海的适用性进行论证,所用方法和所得结论可供今后同类工程项目借鉴。     

风浪流载荷下超大型海洋平台拆解船运动特性数值模拟

基于Sesam软件研究风浪流耦合载荷下超大型海洋平台拆解船的运动特性,并重点探讨了举升臂及载荷方向的影响规律。首先,基于HydroD频域分析模块得到波浪载荷下拆解船运动特性;在此基础上,将频域分析得到的拆解船运动传递函数及附加质量等导入Sima时域分析模块,并同时考虑风和流载荷的影响,得到风浪流耦合载荷下拆解船运动特性。数值计算结果表明:安装举升臂后拆解船在波浪载荷下的横荡、横摇及首摇方向上运动幅值会显著增大;举升臂导致船体结构具有不对称性,风浪流载荷从压载箱侧加载时拆解船运动幅值相对较小,为保证作业安全性,应尽量保证载荷从压载箱侧加载。     

波高及波浪周期对浮托关键设备作业影响的计算分析

针对浮托作业中关键设备在不同波高及波浪周期作用下的受力及运动问题,以常规浮托作为研究对象,统计浮托作业海域波高及波浪周期分布概况,选取特定环境工况,利用数值模拟软件输入驳船组块模型、环境条件、系泊系统布置、浮托关键设备等参数信息,建立浮托安装计算模型,分析波高及波浪周期变化对浮托安装对接装置、组块支撑装置及橡胶护舷等设备的作业影响,评估施工风险与结构安全性,并对现场作业气候窗预报提出相应建议。     

中国东海涌浪对浮托设计的影响

针对东海的环境条件较为恶劣,且存在明显的涌浪,采用MOSES软件,通过时域模拟,分析浮托过程中的运动和碰撞载荷,主要包括对涌浪在浮托分析中的模拟,以及涌浪和风浪共存的情况下对浮托分析中运动和碰撞载荷等关键因素的影响。     

海上浮托安装中多体水动力相互干扰研究

基于三维势流理论,根据间接时域法开发随机海况下多体运动时域耦合计算程序,研究多体水动力相互干扰对波浪中浮体运动的影响。对随机波浪中浮托安装半潜平台时运输船与半潜平台的运动响应进行多体时域耦合计算,对比分析有无相互干扰时浮体运动时历、统计值和频谱。结果表明,由于水动力相互干扰的影响,在不同浪向中浮托安装时运输船与半潜平台各方向的运动都有不同程度的增大或减小。由于半潜平台对运输船的遮蔽效应,水动力相互干扰对平台运动的影响更加明显。同时,还研究了海浪周期对安装中浮体运动的影响,可为海上浮托安装工程设计提供参考。     

基于AQWA的大型LNG船码头系泊分析

随着船舶吨位的迅速增加,大型船舶码头系泊的安全性越来越受到人们的关注.本文应用多体水动力学软件AQWA,研究了大型LNG船码头系泊时,在风、浪、流联合载荷作用下船舶的运动响应,得到了LNG船码头系泊时整体运动响应及系缆绳所受张力.研究结果可为同类船舶在码头系泊时提供参考.研究方法可作为分析船舶码头系泊的一种新方法.     

深海系泊浮体物面非线性时域耦合动力分析

文章基于三维时域势流理论和弹性细长杆理论,研究并提出了深海系泊浮体物面非线性时域耦合动力分析方法。该方法采用时域物面非线性理论方法在瞬态位置直接时域模拟系泊浮体所需水动力,结合有限元方法计算系泊缆索的动力响应,利用异步耦合方法实现浮体和系泊缆索的时域耦合动力求解。既满足系泊浮体时域水动力耦合,又满足系泊浮体和系泊缆索动力耦合。通过对二阶非线性不规则波作用下深海系泊半潜式平台的时域耦合响应特性进行研究,将不同海况下物面非线性时域耦合静力响应和动力响应与间接时域耦合动力响应的三种方法计算结果进行比较。研究结果表明,系泊缆索动力响应明显,平台瞬态空间位置对垂荡低频运动影响较大,有必要在平台瞬时湿表面采用动力响应方法进行深海系泊浮体时域耦合响应分析。     

非对称半潜起重平台系泊系统设计与分析

半潜式起重平台具有半潜、自航、重型吊栽功能,可适用于不同风浪条件下钻井平台、导管架模块等海上大型结构组块的建造安装和海上废弃平台拆除等吊装运输作业。由于其浮体结构存在不对称性,有必要对其系泊系统开展设计研究。采用AQW A软件对C M H I-1 6 3-1/2非对称半潜起重平台在典型海况下的系泊系统进行分析,仿真计算表明,该平台系泊系统设计方案能够满足西非海域3m高涌浪条件下的系泊要求。     

风电安装船运动响应分析及模型试验研究

为了分析风电安装船在实际海况下的运动响应及阻力性能,基于三维势流理论,本文对风电安装船进行频域和时域运动响应数值分析,并开展风电安装船模型试验,对航行阻力、幅频响应函数和在位运动响应进行试验研究。通过试验得到风电安装船在航速13 kn时阻力为899 k N,RAO响应曲线和不规则波中的运动幅值验证了数值计算的准确性。研究结果表明风电安装船在十年一遇的北大西洋海况中运动幅值较大,不宜进行安装作业。     

海上风力发电平台概念设计及系泊系统特性研究

为实现海上风力发电平台工作状态的准确预报,本文采用有限元软件建立浮式风力发电平台三维模型,完全时域耦合分析在不规则波作用下,浮式风力发电平台动力响应特性。通过时域结果对比分析可知,在风浪流同向作用下,浮式风力发电平台的运动响应幅值及系泊缆索顶端张力最大。通过运动响应时间历程曲线可知,横荡运动和横摇运动表现为低频特性,垂荡运动表现为波频特性,以上研究成果可为浮式风力发电机的优化设计提供一定的指导,并可为将来的相关试验提供一定参考。     

海上风力发电平台概念设计及系泊系统特性研究

为实现海上风力发电平台工作状态的准确预报,本文采用有限元软件建立浮式风力发电平台三维模型,完全时域耦合分析在不规则波作用下,浮式风力发电平台动力响应特性.通过时域结果对比分析可知,在风浪流同向作用下,浮式风力发电平台的运动响应幅值及系泊缆索顶端张力最大.通过运动响应时间历程曲线可知,横荡运动和横摇运动表现为低频特性,垂荡运动表现为波频特性,以上研究成果可为浮式风力发电机的优化设计提供一定的指导,并可为将来的相关试验提供一定参考.     

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。     

西非海域FPSO系泊系统动力响应及设计分析

针对西非海域1 500 m水深多点系泊FPSO系泊系统,利用全耦合分析软件Orca Flex建立不规则涌浪和风浪流联合作用下船体/系泊线耦合系统模型,对FPSO系泊系统时域的动力响应结果进行统计分析,结果表明,系泊系统满足了西非海域百年一遇飓风海况下的设计标准及FPSO运动响应标准。     

风浪流作用下半潜平台水动力及其锚泊系统响应分析

针对某半潜平台主体和锚泊系统建立整体水动力模型,基于势流理论,在频域内计算平台在不同浪向下规则波中的水动力及其运动响应;在时域中计算张紧式系泊系统在风、浪、流联合作用下的非线性耦合运动响应,与悬链线系泊系统进行对比分析,结果表明,该半潜平台在高频范围内运动性能良好;深水环境中采用张紧式系泊要比悬链线系泊有优势。