深水锚桩安装技术研究与应用

多点系泊系统是半潜式生产平台的重要设施,用来抵抗恶劣海洋环境和限制平台偏移,以实现海上定位,锚桩安装是其中的重要一环。论文依托陵水17-2项目,以我国南海首个1 500 m级半潜式生产平台“深海一号”能源站的安装作业为背景,对锚桩安装技术进行研究,对打桩锤进行了选型设计,成功完成了锚桩的安装并对关键技术进行了分析。这项成果在海洋石油工程领域填补了技术空白,也为今后浮式平台深水系泊系统锚桩安装提供了技术储备和经验。     

深水半潜式平台系泊系统设计研究

随着海洋平台逐步向更深水域的发展,系泊系统设计成了深海平台开发的关键问题之一.该文主要采用时域计算方法对系泊系统进行动力响应分析,给出了深水半潜式平台系泊系统的基本设计方法,并对2 000m水深的半潜式平台系泊缆索进行了8根与12根锚链线的系泊方案的对比分析,结果表明系泊方式不同,锚泊线的张力,系统的运动响应都受到了一定程度的影响.     

超深水环境下新概念张力系泊式水中生产平台力学特性研究(第一部分)

文章研究聚焦于一种新概念张力系泊式水中生产平台(STLP),该平台实现了浅水采油设备和技术在超深水环境下的生产作业。STLP位于海面下一定深度处,充分降低了海面灾害性海洋环境要素(巨浪、强流)的影响。文中详细研究了在3 000 m水深环境下STLP的力学特性。其中,该专题的第一部分重点研究刚性立管的力学特性,介绍了STLP的设计原理,给出了STLP的理论模型及数值模拟方法。进一步地,给出了STLP的设计流程与理论。在此基础上,研究并讨论了刚性立管在3 000 m水深环境下的强度、屈曲和疲劳特性。最后,给出了研究结论。特别地,文中研究所得到的结论对于自站式混合立管的工程设计和分析均具有广泛适用性。     

深水钻井平台定位系统评估

This paper addresses the need for systematic evaluation of the station keeping systems of deepwater drilling semi-submersibles. Based on the selected drilling semi-submersible configuration, the mooring systems were analyzed and designed for a range of water depths using different mooring line materials. These were steel wire rope, polyester rope and HMPE (high modulus poly ethylene). The mooring analysis was carried out using the advanced fully coupled time domain analysis method in the computer software package HARP. Diffraction analysis was first applied to solve the hydrodynamic properties of the vessel and then the motion equations of the complete dynamic system including the drilling rig, the mooring lines and risers were developed and solved in the time domain. Applying the advanced analysis method, a matrix of mooring systems was developed for operating in water depths of 1 000 m, 1 500 m, and 2 000 m using various mooring materials. The development of mooring systems was conducted in accordance with the commonly adopted mooring design code, API RP 2SK and API RP 2SM. Fresh attempts were then made to comparatively evaluate the mooring system’s characteristics and global performance. Useful results have been obtained in terms of mooring materials, water depths, and key parameters of mooring configurations. The results provide in-depth insight for the design and operation of deepwater mooring systems in the South China Sea environment.     

脐带缆深水安装的参数影响分析(英文)

随着水深的增加引起外部压力的增大和脐带缆的重量相应增加,且由于海洋环境载荷和浮体的运动引起复杂的动力特性使得脐带缆的受力复杂,其安全性受到很大的挑战,故深水安装是脐带缆的关键问题之一。文章详细分析了安装过程中不同浮力块的布置方式(不同尺寸,长度和布置位置)和波浪与流的方向对脐带缆的影响。利用悬链线方程构建自由悬挂的脐带缆的模型,然后施加浮力与环境载荷得到动态脐带缆的安装模型。通过对比分析表明,浮力块的布置方案和波浪与流的方向对脐带缆的安装都有很大的影响,上述这些参数在安装中需要给予重视。     

深水工作船动力定位(DP)性能研究

主要对国家科技部下达的"大型油气田及煤层气开发"所属"海洋深水工程重大装备及配套工程技术"的国家科技重大专项配套专题之一,动力定位(DP)性能进行研究。根据深水工作船的功能和特点,对其DP作业环境条件的界定进行研究,并着重分析和研究在不同作业工况下的DP能力。研究结果表明,该船具有在我国深水海域的DP作业能力。     

基于作业流程的深水半潜式钻井平台总体布局规划研究(英文)

第六代半潜式钻井平台装备复杂,尤其双钻井中心应用对平台布局带来新变化,总体布局设计是半台钻井作业效率的重要影响因素.本文系统研究总体布局设计,提出工程使用布局设计方案.首先建立双钻井中心钻井作业流程图,确定布局原则,以钻井效率为基本出发点,对平台各支持/服务系统输送方式进行规划设计,按各种输送方式对平台层次进行划分,确定以双钻井中心为中心的空间向心布局方案,按作业功能对平台设备设施进行模块划分,以模块作为基本布局单元,对上、下甲板采用小同布局算法进行布局规划,上层半台以输送成本最低利于输送算法布置,下层平台采用最适合面积算法,优先布置大尺寸模块,并对立柱、下浮体存储进行规划.最后研究布局对平台重心影响,进行重心计算并依据重心变化进行布局调整.本义针对半潜平台复杂大系统,采用层次划分和模块分解方法进行布局规划方案对我国半潜式钻井半台设计有一定借鉴意义.     

多点系泊定位FDPSO船体水动力性能数值模拟和模型试验研究(英文)

由于中国南海海域海况十分恶劣,浮式钻井生产储油轮(FDPSO,Floating,Drilling,Production,Storage and Offloading vessel)定位方式的研究是海洋工程界值得关注的课题。文章采用数值模拟和模型试验的方法对多点系泊FDPSO水动力性能开展研究。数值模拟包括FDPSO船体频域水动力性能计算和船体/锚链时域耦合分析。船体频域水动力性能计算得到了水动力系数,波浪力和运动幅值响应算子;时域耦合数值分析得到了中国南海海域一年一遇海况和百年一遇海况下船体六自由度运动时历。模型试验在上海交通大学海洋工程深水池开展,包括静水衰减试验,白噪声试验和不规则波试验。对数值计算结果和模型试验结果进行了比较,验证了数值结果的准确性,并对多点系泊FDPSO在中国南海海域的水动力性能进行了研究。     

深水钢悬链线立管(SCR)安装分析研究

海管(立管)是海底生产系统和浮武装置之间的关键连接.随着海洋油气开发水深的不断增加,对海管(立管)自身以及辅助施工设备的性能都提出了更高要求,施工及正常作业的安全保证愈加重要.基于立管分析软件Orcaflex,针对项目中的SCR立管进行了安装分析,并依据规范进行应力、应变校核,可为深水安装分析及方案的确定提供一定的技术参考和理论支持.     

SPAR平台张紧式系泊系统方案

针对系泊系统中系泊缆绳的根数、分组布置方式以及系泊缆绳组内夹角对系泊性能的影响进行时域动态计算,分析所得结果并选定最终的系泊方案。计算分析了3组4根、4组3根、2组6根和均匀布置的布置方式,对比结果表明:3组4根的布置方式方案受力最小,平台水平偏移最小,性能最优;而在综合考虑了系泊缆绳的碰撞和运动受力性能后发现,5°组内夹角最为合适。     

半潜式钻井平台锚泊系统设计与试验验证

针对某深水半潜式钻井平台,为其设计1套多点扩展式锚泊系统.采用数值方法计算船体与系泊系统耦合动力响应,并通过水池模型试验对计算结果进行验证.结果表明,在钻井作业与生存工况下该平台的最大水平偏移与系白张力均满足规范要求.通过计算结果与试验结果的对比发现,由于水池试验采用等效截断方法低估了系泊缆绳本身的质量惯性与所承受的流体载荷,导致系泊张力的计算结果略大于实验结果.     

水深截断系泊缆动力特性试验研究

采用Froude相似准则和常规缩尺比在现有试验水池很难对深水系泊缆进行完整模拟.一种可行的方法是对全水深系泊缆进行截断,设计静力和动力特性都与全水深系泊系统等效的水深截断系泊系统.但是如果深水平台的工作水深很大,或者是现有水池的工作水深很浅,就需要对全水深系泊缆进行较大的截断.文章对一工作在15OOm 水深的Cell-Tress Spar平台在现有4m水深的水池进行了模型试验.虽然采用了1:100的模型缩尺比,但是截断因子仍然较大.文中给出了6种水深截断系泊缆方案,主要参数均各不相同.通过单缆模型试验对水深截断系泊缆的动力特性进行了研究,并采用其中2种水深截断系泊缆进行了不规则波模型试验.结果表明,增大直径和单位长度空气中重量可以有效增加水深截断系泊缆的动力响应,合理控制轴向刚度可以保证在整个位移范围内的动力响应变化趋势.因此认为,如果合理地选择了水深截断系泊缆的所有参数,较好模拟全水深系泊缆的动力响应是可能的.     

两种不同系泊系统的风险对比

随着FPSO在海洋石油开发中的广泛应用，以及其系泊技术逐步趋向成熟，各种系泊方式的应用和研究也相对比较深入。对不同系泊方式进行全面风险分析，相互比较，对于以后选择系泊系统形式和避免现有系泊系统的一些风险是非常重要。基于上述考虑，进行散射系泊方式与转塔式系泊方式的风险对比，乃是极其必要的。     

基于混沌算法的等效水深截断系泊系统优化设计

为替代全水深系统进行混合模型试验,设计了等效水深截断系统。同时考虑总系泊系统以及具有代表性的单根系泊缆静恢复力特性相似,采用改进的变尺度混沌算法对等效水深截断系泊系统进行优化计算。选取了一工作水深为1500m的新型单柱式(Spar)平台,对其截断水深为700m的等效截断系泊系统进行优化设计,数值试验结果表明,截断系统的设计是合理的、可靠的。     

大型船舶系泊系统的动力响应研究

通过对大型船舶所受载荷情况的分析,采用静力分析方法结合国内、外有关的经典计算公式,对船舶所受的风载荷、流载荷和缆绳受力情况进行研究。结合具体工程案例,计算船舶的受力情况,以及在风、流作用下系泊时缆绳受力是否在允许的安全范围内,对该船的系泊安全和码头安全做出评价。     

波浪作用下锚泊系统动力响应的数值模拟

应用高阶边界元的数值方法，基于三维线性势流理论，在时域内数值模拟波浪作用下锚泊系统的动力响应。讨论了波数、水深和初始水平预张力对锚泊系统运动响应的影响，研究结果对工程实践具有一定的指导意义。     

3000t铺管起重船铺管作业锚泊定位系统设计研究

针对3000t铺管起重船铺管作业时锚泊定位系统的复杂性及强非线性问题,采用准静力法将铺管作业时变连续的锚泊定位系统分解成若干个离散确定时不变的锚泊定位系统,然后对每个离散后的锚泊定位系统作时域动力分析,并将铺管线作为附加的锚泊线处理,此法是比较有效且合理地设计铺管船铺管作业时锚泊定位系统的方法。     

离岸式波浪能发电装置锚泊系统研究进展

基于国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统研究现状,介绍了锚泊系统的组成,结构形式的分类以及相关的研究方法,并分析各自的优缺点,综合国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统的实例,丰富了锚泊系统的设计基础知识,有利于掌握国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统方面的最新研究动态,形成科学的系统的设计方案。     

多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力

运用理论方法研究多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力,建立了多点系泊船舶在波浪作用下的运动和系泊力的计算模型和求解方法,提出了带浮筒的链系的特性计算方法。采用时域计算解决链系的非线性问题。通过模型试验验证计算方法的精度和可靠性,开发了可供工程计算的计算程序。