高温及油气爆炸载荷作用下FPSO生活楼结构动态响应研究

以典型FPSO生活楼结构为研究对象,针对火灾后发生爆炸事故的工况,开展油气火灾爆炸下结构动态响应数值仿真研究,分析高温对结构抗爆性能的影响.在此基础上,研究规范规定的抗火标准下的FPSO生活楼结构抗爆性能,并绘制了结构抗爆性能P-I曲线.结果表明:生活楼结构温度较常温相对差值小于140℃时,在油气爆炸下生活楼结构损伤与常温下无明显差异;当温差接近600℃时,油气爆炸载荷下受火区域损伤变形远大于常温区域结构.通过绘制FPSO生活楼结构对应的抗爆P-I曲线可以快速、准确的评估生活楼结构的损伤情况.     

FPSO结构设计技术的进展

基于中国船舶及海洋工程设计研究院十多艘服务于中国海域的FPSO结构设计经验,结合船级社相关规范要求,介绍了FPSO结构设计技术在中国的发展进程。文中回顾了20世纪末至21世纪初的FPSO结构设计状态;针对两艘分别作业于中国南海和渤海的FPSO,分析了包括设计波浪载荷数值、总纵强度和极限强度校核、舱段强度有限元、疲劳强度校核、模块支墩与单点加强等特殊结构设计以及意外载荷等各方面的最新发展。在此过程中,水动力分析、线性与非线性有限元及谱疲劳分析等先进的设计方法和分析软件,均得到了普遍应用。     

FPSO舱内T形大梁结构稳定性研究

T形梁作为浮式生产储卸油装置（floating production storage and offloading unit, FPSO）船体结构的主要受力构件,是FPSO船体强度与稳定性校核过程中的关键结构。但是,常用的规范中没有明确给出FPSO船体结构中T形梁的稳定性校核方案,相关的内容被分散在其他条例中,需要工程师依据自己的经验进行选择,不利于结构设计的规范化。此外,受到T形梁两端与背面的过渡肘板和支撑结构的刚度约束影响,规范中有关计算T形梁欧拉应力有效长度的条例无法直接应用。针对这些问题,该文通过总结各个船级社的规范,归纳出一套适用于FPSO船体结构中T形梁稳定性校核方案,并结合有限元模型,利用内置监测梁方法,准确确定欧拉应力有效长度。     

大型FPSO碰撞风险分析

浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)在作业过程中存在与补给船、穿梭油船及周边其他过往船舶碰撞的风险,引发的后果比较严重,在设计阶段对其开展结构碰撞损伤分析尤为必要。以一艘在巴西海域服役的大型改装FPSO为例,采用LS-DYNA软件对其开展碰撞损伤风险定量评估,预测FPSO主体结构的破损范围,从而验证其改装设计的可靠性。在此基础上,提出大型FPSO应对碰撞风险的具体方案,为类似海洋工程项目的开展提供参考。     

“海洋石油112”号FPSO单点系泊模型试验与数值计算对比分析

国内有多艘大型软刚臂系泊FPSO在浅水服役,或多或少均存在一定故障,因此浅水FPSO水动力性能和安全问题受到广泛重视。"海洋石油112"号FPSO软刚臂单点系泊系统位于渤海浅水水域。文中对该单点系泊系统进行了系泊分析数值模拟,并与水池试验结果进行对比,验证三维动力响应数值模拟在浅水中应用的准确性。     

深水FPSO立管导管及基座结构设计分析

以一艘深水超大型FPSO柔性动态跨接软管的导管及基座结构为例,介绍立管导管及基座的总体布置和详细设计对基本设计的优化.立管导管及基座结构设计考虑了FPSO在位操作、极端环境、跨接软管海上安装、立管事故、FPSO船舱破损和远洋拖航等工况.按某石油公司企业标准要求开展了立管关断阀油气泄漏扩散、燃爆连锁风险定量分析,确定了立管导管及基座结构设计爆炸超压,分析了立管导管及基座结构抗爆炸事故工况的强度,进行了立管导管及基座结构被动防火设计.基于疲劳累积损伤的分析方法,预报了立管导管及基座结构的疲劳寿命.     

基于CATIA的非常规FPSO快速建模方法

圆筒型特殊结构的非常规浮式生产储油卸油装置(FPSO),辐射发散状骨材数量众多,骨材定位建模过程繁琐,且耗时费力,为便于快速建立圆筒型FPSO模型,减少建模过程中的重复性工作,保证骨材之间的关联性,提高建模效率.文章基于CATIA的3D EXPERIENCE平台,提出一种灵活运用工程模板技巧,建立圆筒FPSO模型的快速建模方法,并将其与基于CATIA的直接旋转SSY法,以及FEMAP、NAPA Designer通用软件建模法对比.结果表明:首先,基于CATIA的快速建模法,建立局部母体工程模板,可解决辐射性骨材定位繁琐的问题,实现快速批量构建圆筒模型的功能,且建立的模型容量较小;其次,可保证批量旋转复制板之间和骨材之间的关联性以及属性可继承性,减少重复性工作,提高建模效率;最后,当后期调整模型时,由于模型内部结构之间具有关联性的特点,仅更改所需部位结构,其余结构会自动跟随调整,进而减轻后期修改模型的难度和工作量.     

基于船体变形数值仿真的FPSO管道应力分析

为区别于传统经验公式计算管道应力的方法,采用有限元方法计算浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）船体变形,提取具体管道支架的位移值,并利用CAESAR Ⅱ软件进行管道应力计算。有限元预报得到的管道应力更加准确,而经验公式得到偏保守的结果。建议在对FPSO管道进行初步设计时可采用经验公式方法,在进行详细设计和局部管道应力校核时可采用数值仿真方法。     

基于专利分析的FPSO船型结构技术发展态势研究

以FPSO船型结构领域专利数据为分析对象,通过专利计量与分析的方法深入研究FPSO船型结构技术的发展态势和技术演化路径,为企业进行该领域的技术布局提供参考。研究结果表明：21世纪以来,FPSO船型结构技术快速发展,中国、美国和韩国在该领域技术发展较为成熟;FPSO船型结构技术演化经历了旧船改造、新概念FPSO和通用FPSO三个阶段,正朝着稳定性、经济性和便捷性方向不断改善和发展。     

FPSO上部模块海运绑扎加固方案

为研究浮式生产储油卸油装置（FPSO）上部模块海运绑扎与加固,以某FPSO的上部模块海运绑扎设计为研究对象,根据模块结构的布置形式,设计模块的海运绑扎方案。基于新版《海事作业和海事担保标准》及有限元理论,计算得到货物重心处的加速度值并提取模块绑扎构件的支反力,依此验证绑扎设计安全性和可靠性。该方案可为同类产品海运绑扎加固设计提供参考。     

圆筒型FPSO在波浪中运动响应特性研究

圆筒型FPSO作为一种新型海洋工程装备,逐渐被应用于全球海洋油气资源的开发。该文以适用于南海深水油气田开发的圆筒型FPSO为研究对象,基于三维势流理论和莫里森（Morison）方程,采用Sesam软件建立圆筒型FPSO的湿表面模型和水动力计算模型,并对圆筒型FPSO在波浪中的频域运动响应特性进行计算,将载重量相近的圆筒型FPSO与船型FPSO的纵摇、横摇和垂荡运动响应进行对比研究,结果表明圆筒型FPSO的运动特性优于船型FPSO。该文同时也对不同船体直径、阻尼板直径、船体吃水以及环境条件重现期下的圆筒型FPSO垂荡运动响应进行研究,研究结果对于圆筒型FPSO的总体设计具有重要指导作用。     

吉宝巴西船厂获2座FPSO建造和模块订单

近日．吉宝巴西船厂（Keppel FELS Brasil）获得来自巴西国家石油公司GuaraBV和TupiBV财团的总价值为95亿美元的2座浮式生产储卸油装置（P一66和P一69）建造和上部模块集成订单。     

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.     

基于南海环境的多立柱FDPSO电气结构的设计与仿真

文章基于对南海环境的分析,选定多立柱圆筒式的浮式钻井生产储卸油装置作为研究对象,对其功能进行研究,整合了浮式生产储卸油装置和钻井平台的电气负荷并确定安装功率,根据工况要求及相关规范设计了主电源、各级配电盘、电气连接等模块,进行了相关工况的仿真,验证了平台电气系统在各个工况下电气结构的有效性和稳定性。     

深水FPSO上部模块抗集装箱坠落撞击结构分析

深水浮式生产储卸油装置（FPSO）上的化学药剂罐吊运作业可能引发机械碰撞损伤、环境污染等事故。按石油公司企业标准要求,对化学药剂罐坠落撞击上部模块顶层甲板和主卸货区甲板进行了定量风险分析,计算了典型撞击事件的发生概率和撞击能量。按DNV船级社规范,应用LS-DYNA 3D软件对化学药剂罐坠落撞击甲板结构进行模拟,分析甲板结构的塑性应变损伤和化学药剂罐的撞入深度,确定了甲板结构的局部加强设计方案,确保甲板下重要设备的安全。     

全球FPSO船型开发领域核心技术的演化分析

以国内外专利数据为分析对象,采用专利计量分析的技术方法深入研究浮式生产储油卸油装置(FPSO)开发技术的演化态势,对FPSO船型开发领域的核心专利进行分析,总结出FPSO船型开发的发展路线.结果表明:当前FPSO船型开发领域的主要研究方向是旧船改造、新概念FPSO和通用FPSO.旧船改造的技术点主要聚焦于超大型船舶设计;新概念FPSO的技术点主要集中于浮体形状设计、上部甲板大型化和刚性立管作业问题;通用FPSO的技术点主要侧重于标准化船壳设计、模块化FPSO设计和FPSO一体化建造,未来企业可考虑在模块化FPSO的上甲板承载与布局、管线布置、生活区布置、减摇和抑制垂荡问题上进行专利布局研究.     

FPSO转塔系泊止链器安装工艺与拖航固定设计

针对我国南海深水浮式生产储卸油装置（FPSO）转塔单点系泊的关键零件止链器,进行安装工艺过程设计模拟和拖航固定设计的有限元分析。结果表明：止链器集成安装的关键点是吊装过程通过姿态调整与锚链盘U型槽配合;满足止链器安装精度的核心是节圆柱与耳轴转动平稳;止链器拖航固定的张紧链是应力薄弱点,在选型设计中应保守考虑使用1根张紧链的工况。实际工程应用验证了止链器安装工艺与拖航固定设计方案满足可靠性要求,为南中国海类似工程提供了直接经验。     

FPSO船体管路系统压力泄放阀的计算与选型

针对当前FPSO船体管路系统中压力泄放阀的计算与选型都依赖于阀门厂家的实际情况,详细介绍了压力泄放阀的类型及应用范围,并以SBM FPSO船体管路系统为例,采用API计算方法进行计算和选型。计算方法优化了超压模式及阀门流通面积的选择,从而保证了压力泄放阀的正确选型和FPSO船体管路系统的安全性。