南海某FPSO STP单点系泊系统的再评估

本文针对一艘中国南海北部服役的STP(Submerged Turret Production)内转塔单点FPSO在极端环境条件下单点静密封失效问题进行了分析。STP浮筒静密封主要依靠浮筒上端液压大钳的预紧力、浮筒与舱壁的静摩擦力等来抵抗系泊系统的载荷,从而保证浮筒与船体舱壁的紧密贴合。本文进行了新旧百年一遇环境条件作用下系泊系统载荷评估分析,比较结果可以发现：在新的百年一遇条件作用下,单点系泊系统的最大系泊缆张力增加31%,相应地系泊系统作用在锚链盘的平面载荷增加33%,垂向载荷增加12%。进一步地进行了新环境条件下两百年一遇极端环境作用下的系泊系统响应分析,比较结果可以发现：两百年一遇环境条件作用下,平台平面位移、系泊缆最大张力以及系泊载荷均出现了不同程度的增加,此时系泊缆已不能满足系泊系统完整状态的安全系数要求。分析结果表明：该FPSO的STP静密封系统在新的环境条件下存在较大失效风险,有必要对液压锁紧装置进行优化和加强设计,浮筒与舱壁有必要重新进行结构强度评估。     

FPSO和外输系统的模型试验截断技术研究

以"FPSO+外输油管+外输浮筒+穿梭油轮"的开发模式为研究对象,在西非1700m水深条件下,进行了FPSO及其外输系统的模型试验方法研究。基于静力相似和动力相似准则对外输油管进行了等效设计,提出了一种新型的外输油管模型试验等效设计方法;基于静力相似准则,对FPSO多点系泊系统在0°至180°的环境方向下进行了等效水深和等效水平刚度的截断设计,并对其进行静力优化;同时为避免FPSO和外输浮筒的系泊系统之间的干涉影响,对外输浮筒系泊系统进行了水平等效设计;在此基础上设计了模型试验方案。然后分别对截断前与截断后的"FPSO+外输油管+外输浮筒+穿梭油轮"全系统进行了时域耦合分析,对比发现截断前与截断后计算结果吻合良好,验证了该模型试验方案设计的可行性。     

西非海域环境条件下FPSO运动及载荷响应特性研究

针对在西非海域作业的某多点系泊30万吨FPSO,研究西非海域特定环境条件下的双向风浪及涌浪的联合作用对该FPSO运动及载荷响应的影响。文中基于三维势流理论对FPSO运动响应进行数值分析,并与试验值幅值响应算子(RAO)对比。利用双Ochi-Hubble谱的短期预报,论述FPSO在双方向风浪及涌浪作用下的运动幅值、加速度及载荷响应;论述涌浪方向对运动及载荷响应的影响,并考虑涌浪周期敏感性的影响,对FPSO运动加速度、幅值、波浪弯矩、波浪剪力进行数值分析;总结了FPSO在双方向风浪及涌浪作用下运动及载荷响应根据浪向的变化特点,以及FPSO波浪载荷受风浪和涌浪周期敏感性影响的特点,为西非FPSO后续的结构设计提供参考。     

鸭绿江口4万吨级双浮筒系泊系统设计与计算

为了在鸭绿江口设计一双浮筒系泊系统,用于4万吨级散货船的载驳作业,根据该海域的水文气象条件和船舶的有关资料及国家的有关规范,对双浮筒系泊系统所受风作用力、流作用、波浪作用力和合外力进行计算,依据计算结果对双浮筒系泊系统进行设计,确定系泊浮筒型号、锚链尺寸和长度及沉锤大小和掩埋深度,实际施工情况依照该设计方案效果良好,证明该计算和设计方法有效可行。     

明珠号在西非海域多点系泊系统可行性分析

针对明珠号FPSO采用多点系泊系统在西非海域作业的可行性问题,分析FPSO在该区域环境条件下的动力响应特性,设计FPSO的系泊型式和艏向布置方位,选取生产、外输两个作业工况,以及压载和满载两个极端工况进行计算分析,结果表明,多点系泊系统能够满足作业定位的要求,可以抵御百年一遇的风浪作用。     

涡激振动对FPSO外输系统的动态响应分析

外输系统包括FPSO、外输浮筒、外输管线主要构成部分,在外载荷的推动下,各个构件间存在复杂的耦合作用。由于输管线跨距长,在复杂的海洋环境载荷作用下极易发生涡激振动现象,从而引起管线的疲劳破坏。为研究涡激振动对FPSO外输系统的动态响应的影响,本文对FPSO及其外输系统进行了一系列的水动力分析,结合考虑浮体/管线的耦合效应和管线涡激振动现象,求解FPSO与外输浮筒的总体运动响应及外输管线的张力、疲劳损伤值,总结管线涡激振动现象对整个FPSO外输系统总体性能的影响。计算结果表明,管线的涡激振动效应对其自身的疲劳寿命起到主导性作用,而对FPSO及外输浮筒的运动响应和系缆张力的影响较小。     

基于长期分布累加法的单点疲劳寿命预报方法

针对FPSO单点区域复杂的载荷情况,提出一种单点结构在受到环境载荷和FPSO船体载荷作用下的疲劳计算分析方法,根据单点所受载荷的长期分布数据及各种载荷对应的载荷应力比,在线性假设的前提下,通过长期分布累加法对单点或船体结构进行疲劳累计损伤计算,最后得出疲劳结果,该方法不仅适用于单点及界面附近船体结构疲劳计算,也适用于多点系泊系统等界面载荷长期分布复杂的局部船体结构疲劳计算。     

FPSO与穿梭油轮的耦合水动力及运动响应研究

为探明通用型FPSO与穿梭油轮串靠外输模式下耦合水动力及运动响应特性,利用Aqwa软件,对通用型FPSO与穿梭油轮进行频域水动力分析,得到FPSO与穿梭油轮的水动力响应数据。选取墨西哥海域典型外输状态海况条件,开展FPSO与穿梭油轮系泊状态下耦合运动响应的数值预报,分析FPSO与穿梭油轮的间距、海况、装载工况等因素对运动响应及系泊系统载荷的影响。本文研究成果对通用型FPSO与穿梭油轮外输作业时选取合理的海况和间距具有指导意义,同时可用于指导系泊系统的设计。     

深水浮式生产储油装置（FPSO）外输油浮筒系统研究

基于西非、东南亚等热带海域的多点系泊FPSO（浮式生产储油装置）不具备风标效应的特点,为避免串靠外输油时FPSO与穿梭油船相撞,FPSO可采用外输油浮筒系统。主要阐述了该输油系统的基本组成要素,浮筒的功能、结构和设备,浮筒锚泊定位系统以及FPSO与浮筒问输油管线的设计要点和分析方法等,旨在为南海及海外深水油气资源的开发提供指导与参考。     

大型无动力船舶防台浮筒系泊力数学模型研究

本文提出大型无动力船舶防台浮筒系泊系统设计中,船舶的风、浪、流等自然环境载荷计算模型,求取在自然环境载荷以及船艏锚链作用下达到平衡状态时的锚链受力,并和物理模型,实测试验等研究结果进行比对验证,确定单点系泊数学模型的科学性和合理性。继而分析了防台浮筒系泊系统数学模型计算结果在防台浮筒工程设计中的应用。     

永久系泊FPSO在极端天气下的防损策略

针对近几年中国海域多次出现超过现役FPSO设计环境条件的超强台风,导致永久系泊FPSO在风浪流作用下,单点系泊力可能超出安全限值的问题,选取南海某永久系泊FPSO,利用水动力模型,以所在海域百年一遇环境条件,计算FPSO在不同装载工况的最大系泊力,结果表明,不同装载工况导致FPSO承受的系泊力差异较大,分析极端天气对永...     

基于剩余强度退化的FPSO系泊系统疲劳时变可靠性评估

针对FPSO系泊系统节点疲劳问题,形成一套较为完整的时变可靠性评估方法.通过对FPSO进行时域耦合分析获取构件应力时程,基于剩余强度退化、载荷-强度干涉理论建立时变可靠性评估模型,并引入一种新的海洋工程载荷概率分布评估方法,建立了多工况、风浪流联合作用下构件疲劳时变可靠性评估方法.并以内转塔式FPSO系泊系统为例,验证了该方法的实用性与可行性,为海洋工程结构的设计、测试和检修计划的制定提供依据.     

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。     

可调式水下软刚臂单点系泊方案试验研究

针对渤海浮式生产储卸油轮(FPSO)浅水系泊,提出一种简易可调节式水下软刚臂(YOKE)单点系泊方案。该方案对传统单点进行改进,将军柱移到水下,无水上系泊塔,减小了载荷作用;其系泊臂为水下可调节刚性结构,可按作业水深调节FPSO的铰接点。对方案进行模拟试验,包括FPSO满载和压载、百年一遇和作业工况。试验主要考察方案运动和系泊力并与理论计算进行对比分析。结果显示:试验值大多小于理论值,它们的误差除横荡在15%左右外,其余误差基本在9%以内。     

南海小型FPSO系泊系统设计

针对南海恶劣海况下的边际油田环境条件,设计小型FPSO采用聚酯缆型材料的永久多点系泊系统,水动力分析和系泊校核计算表明,小型FPSO水动力性能良好,在生存、作业环境中的完整和破断工况下,系泊系统的最大系泊力和最大位移均满足规范要求。     

FPSO与单点系泊系统的耦合动力响应分析

本文根据API的规范要求,初步设计了FPSO的张紧式系泊系统。运用AQWA—Drift对于FPSO及系泊系统进行了分析,得到了结构物在南海百年一遇海况作用下的运动响应以及系泊缆张力。     

30万t FPSO船体码头抗台系泊设计

针对30万t FPSO码头舾装周期长,船体主尺度大,而码头前沿可用长度较短,台风季节码头系泊不利的问题,为解决该船体的临时系泊要求,以一30万t FPSO码头系泊设计为对象,设计FPSO在常规工况和台风工况2种不同工况下的码头系泊方案,建立2种方案下码头系泊的计算模型,分析船舶在风、流载荷下系泊缆绳的受力规律和设计方案...     

基于混合模型试验技术的中等水深FPSO系统水动力性能研究

对一工作水深为375m的中等水深FPSO系统的水动力性能进行了模型试验研究和数值计算.采用了混合模型试验技术进行等效水深截断系泊系统的模型试验并在时域中进行了数值重构计算.对试验和数值重构计算得出的水动力响应的统计值、功率谱和RAO等进行了比较,结果显示两者符合得很好.最后,对全水深实际系泊系统的FPSO进行了时域数值模拟计算,预报了该FPSO系统在几种环境条件下的水动力响应情况.     

FPSO系泊系统设计上的考虑

作为具有高科技含量的系泊系统,是FPSO(浮式生产储/卸系统)的关键组成部分.根据不同的环境条件和作业要求,其系泊方式也是不同的.其中单点系泊系统(Single Point Mooring System,简称SPM)用的最多、最普遍.本文从介绍FPSO系泊系统入手,对目前应用较为广泛的几类系泊方式进行了较为详细的介绍.然后结合实际,重点对FPSO单点系泊系统在设计上需要考虑的内容进行了分析.最后对中国海域FPSO系泊系统的应用进行了简单的介绍.     

极端海况下深水单点系泊系统FPSO运动响应分析

针对500年一遇的极端海况条件,对15万吨深水单点系泊系统FPSO的运动响应和系泊线受力特性进行了研究,为FPSO后续的基本设计和详细设计提供技术分析依据.基于水动力计算软件AQWA和ORCAFLEX,分别研究了500年一遇海况波浪主控环境条件、风主控环境条件、流主控环境条件对15万吨深水单点系泊FPSO运动响应的影响.计算结果表明:压载状态下运动响应幅值普遍大于满载状态下的运动响应幅值,波浪主控环境条件对FPSO运动响应的影响要明显大于风流主控环境条件,且风浪流成夹角作用时FPSO运动响应更大.