浅水FPSO限位作业系泊分析

以浅水单点系泊装置水下软钢臂维修解脱为背景,研究在拖轮限位状态下FPSO运动与限位缆绳张力。计算在不同水深及浪向条件下,FPSO的二阶传递函数(QTF);分别应用Newman近似方法、全QTF法以及使用部分QTF值的方法,计算FPSO时域低频波浪载荷,并对其限位响应进行对比;计算不同长度时的限位缆绳张力响应,分析限位缆绳长度及FPSO波频运动对缆绳张力的影响。分析表明:Newman近似的适用性,应根据FPSO的QTF与海浪谱能量集中范围综合判断;为减少QTF计算量,可根据FPSO低频运动固有频率,确定频率间隔△ω的计算上限,采用部分QTF值计算低频波浪载荷,其响应预报结果与全QTF法接近;若FPSO的RAO能够避开海浪谱能量集中的频率范围,则在限位分析中可忽略FPSO波频运动的影响。     

软刚臂系泊系统水平恢复力特性数值预报

建立软刚臂系泊系统的理论模型以及6自由度静恢复力特性计算分析的数学模型,模拟实际几何关系与力学作用机制。提出基于误差判断的变步长迭代搜索的数值逼近求解方法,以QHD32-6 FPSO软刚臂系泊系统的纵向和横向水平恢复力特性为例进行数值预报,并与国外设计公司计算结果以及模型试验结果进行比较分析。对比显示,该模型的数值计算结果符合良好,而且迭代计算次数少、收敛快、误差小,可用于海上软刚臂系泊系统静恢复力特性的预报。     

基于多体分析的浅水FPSO和水下软钢臂系泊系统运动特性研究

基于多体动力分析方法进行FPSO和水下软钢臂系泊系统的运动特性研究。相较于非线性弹簧模拟软钢臂系泊系统或者其他近似模拟方法,多体分析方法可以充分考虑系泊系统具体结构形式及其动力项对FPSO运动性能的影响,更好的预报系统运动响应和系泊力。本文将FPSO和水下钢臂结构模拟成2个具有6自由度的独立结构,两者用系泊链组进行连接。基于三维势流理论应用汇源分布法,首先在频域内进行FPSO的水动力参数分析,进而在时域内对系统进行耦合动力分析。本文重点讨论系泊系统黏性力和二阶波浪力对系统响应的影响,计算结果发现系泊系统黏性力对系泊力有一定影响,而在浅水条件下二阶波浪力的计算对准确预报系统运动及系泊力非常重要。     

浅水浮式生产储油系统(FPSO)二阶定常力数值仿真研究

应用三维线性势流理论和Ir J A Pinkster的近场分析方法,对超大型浮式生产储油系统(32万吨FPSO)的二阶波浪定常力进行了数值仿真分析,研究浅水情况下,不同水深对FPSO受到二阶波浪定常力的影响,对浅水油田中FPSO的设计应用有一定的实用意义。     

FPSO软刚臂单点系泊系统定量风险分析

针对FPSO软刚臂单点系泊系统出现过的系泊腿失效及背向工况风险事件,以渤海某16万吨级FPSO为例,采用数值模拟的方法,计算FPSO及单点系统在百年一遇海况下的载荷效应,通过统计学方法拟合效应的概率分布,完成定量风险分析。对于系泊腿旋转失效后的风险,使用故障假设(what-if)方法,依据失效后果判断其风险权重。计算结果表明,系泊腿结构在正常情况下受拉失效的概率很小;系泊腿纵摆失效后导致的结果比横摆失效更为严重,风险权重更大。背向工况下,船艏与YOKE的间距要明显小于顺向工况,在设计时增大二者间距可有效减小碰撞风险。     

FPSO系泊钢缆断丝松股成因分析及系泊方案改进

以南海某FPSO单点系泊系统为研究对象,针对其服役期间在极端海况下出现钢缆断丝、松股的问题展开研究。建立FPSO单点系泊系统模型,进行时域耦合动力分析,基于细长杆理论和有限元方法编写了单缆动力分析程序,通过与商业软件对比验证了程序的合理性,并发现极端海况下出现了系泊缆上部钢缆频繁触底和底部钢缆起落的现象,易引起钢缆的损伤。研究并提出了系泊缆配置新方案,通过调整分段长度避免了钢缆频繁触底、起落的问题;通过提高预张力,避免了系泊缆出现过度松弛的状态,该方案对于内转塔式单点系泊系统的设计与运维具有参考意义。     

LNG-FSRU在软刚臂系泊下水动力特性研究

针对35万立方米超大型LNG-FSRU,采用软刚臂单点系泊系统定位方式,运用模型试验与数值计算两种技术手段开展风、浪、流联合作用下水动力研究。软刚臂系泊系统各构件间的连接方式及Yoke重量模拟是数值计算与模型试验的关键,数值计算对构件间的铰接方式与Yoke重量进行模拟,模型试验同样模拟了系泊系统的相似性,并将数值计算结果与模型试验结果进行对比分析。结果表明,软刚臂系泊系统刚度曲线呈非线性,试验结果与数值结果吻合良好,表明对于软刚臂系泊系统的两种模拟是合理的,反映了LNG-FSRU在风、浪、流联合作用下的运动特性,建立的研究方法可用于软刚臂系统的水动力研究。     

水深对软刚臂单点系泊FPSO动力响应的影响

系泊系统的定位能力是浅水油田作业的软刚臂式单点系泊FPSO安全作业的重要保障,为研究不同水深/吃水比下单点系泊系统的受力性能,针对一艘16万吨级软刚臂单点系泊FPSO,在线性三维势流理论的基础上,基于多体动力学方法,建立FPSO-系泊腿-软刚臂的耦合模型,采用Newman近似法和Pinkster近似法分析了FPSO所受二阶波浪力,在时域内计算了不同水深/吃水比对系泊系统动力响应性能的影响。结果表明,随着水深/吃水比的增加,Newman近似法计算得到二阶波浪力先增大后减小,引起单点系泊系统载荷先增大后减小;而Pinkster近似法计算得到的二阶波浪力逐渐减下,引起单点载荷逐渐减下。在浅水条件下,Pinkster近似法具有较好的适用性,Newman近似法严重低估了FPSO所受的二阶波浪力;在深水条件下,Newman近似法能满足工程计算的要求;适用两种方法的临界水深/吃水比为1.64。     

恩平油田FPSO船体总体设计研究

以作业于恩平油田15万载重吨的FPSO(浮式生产储卸油装置)为研究对象,介绍了该油田的开发方案,FPSO主要尺度、总布置以及船体性能特点。阐述了满足500年一遇环境条件、30年设计寿命、南海FPSO双层底和双船级等要求的总体设计特点。分析了使用FLUENT进行线型优化的效果;对比了基于迎浪角分析的运动性能数值计算结果和模型试验值,解释了横摇运动差异原因,描述了试验中的甲板上浪现象及采取的防护措施。     

水深对超大型FPSO波浪载荷响应影响试验研究

随着超大型浮式生产储卸油装置FPSO（floating production storing and offloading）在渤海浅水海域的广泛应用,水深对FP—SO波浪载荷响应的影响问题突现出来。对缩尺比为1：100的三模块分节模型进行了水深对超大型FPSO波浪载荷响应影响的试验研究,试验结果表明水深对FPSO波浪诱导载荷的影响很大。     

Investigation on Touching Sea Bottom by a FPSO in Bohai Oilfield with Shallow Water

As one of the key safety problems, the motion performance and touching sea bottom of a FPSO are paid much attention by the ocean oil companies when the FPSO is exposed to survival storms in the shallow-water working areas. In this paper, timedomain numerical simulations are carried out on a 160 kDWT FPSO with a Yoke mooring system moored in the BZ25-1 oilfield with a water depth of 16.7m. The results are compared with those of the corresponding model tests. Good agreement shows that the time-domain simulations can be used to predict the performance of the FPSO in shallow-water reasonably. It is found that the touch of seabed by a fully loaded FPSO occurred few times under survival storm conditions. Therefore, the FPSO should be less loaded than that in the fully loaded condition under the survival storms.     

星载SAR浅海水下地形和水深测量模拟仿真──水下地形高度、坡度和方向与可测水深分析

根据星载合成孔径雷达(SAR)浅海水下地形和水深成像机理,建立了浅海水下地形和水深雷达后向散射截面仿真模型.利用该模型模拟并分析了不同地形条件下,浅海水下地形的雷达后向散射截面.分析结果表明,水下地形高度越高,SAR可测量的水深越深;水下地形坡度越大,越易被SAR所观测.水下地形的星载SAR测量还与水下地形的方向有关,与卫星飞行方向平行的水下地形最易被SAR观测,与卫星飞行方向垂直的水下地形最不易被SAR观测.     

FPSO甲板上浪研究现状

浮式生产储油轮（FPSO）是当今海洋石油开发的主流设施。FPSO通常采用单点系泊系统,船首暴露在波浪作用下,定位于特定海域进行长达数年的长期作业,上浪的风险很大。甲板上浪及其产生的载荷已是当前国际FPSO工程和研究领域的热点之一。介绍了国内外在试验研究和理论研究两方面对FPSO甲板上浪研究的进展情况,并建议我国开展这方面的研究。     

Hydrodynamic characteristics of ship sections in shallow water with complex bottom geometry

The method of boundary integral equation developed by the authors was applied for computing inertial and damping characteristics of ship sections for the cases of multi-stepped and inclined bottoms. Comparative calculations for three typical ship hull sections were performed and analyzed. The frequency-dependent data computed for these ship sections can be used to assess the bottom geometry's influence onto the ship motions in waves by means of the strip theory. Limiting values of the same characteristics corresponding to the close-to-zero frequency can also be used for estimation of hydrodynamic forces in manoeuvring over shallow and confined waterways.     

Shallow Water Effects on Surge Motion and Load of Soft Yoke Moored FPSO

Much attention should be paid to a large FPSO moored permanently in an oil field with water depth of only about 20 m, since shallow water effects on the hydrodynamics may bring about collision and damage. A 160kDWT FPSO with a permanent soft yoke mooring system is investigated with various shallow water depths and focuses are the low frequency surge motion and mooring load. Computation for the FPSO system is made based on linear 3-D potential fluid theory and time-domain numerical simulation method. Corresponding model test is carried out in the ocean engineering basin of Shanghai Jiao Tong University. It is shown that, in the surge natural period, low frequency surge motion and mooring force increase remarkably with the decrease of water depth. Especially, the smaller the ratio of water depth and draught is, the quicker the increase is. The shallow water effects should be taken into account carefully for determining the design load of a single point mooring system.     

入海洪水资源的海洋水库开发模式研究

阐述了海河流域河流水环境现状和滨海地区开发汛期入海洪水资源的必要性.结合天津市海挡防护规划,提出了将永定新河河口规划的人工潟湖作为海洋水库的构想.利用三维水动力和水质耦合模型,模拟了关闭退水闸、开启退水闸等不同蓄水条件下拟建海洋水库存蓄入海洪水的水量、盐度变化过程,结果表明,蓄水时关闭退水闸水库整体的盐度较高;蓄水时适时开启退水闸可促进高盐度水的稀释和置换;取水过程引起海洋水库底层水体均匀掺混,但水库上层、中层的淡水盐度保持稳定.     

Study on sea water intrusion into palaeochannels on south coastal plain of the Laizhou Bay by the Bohai Sea

The palaeochannel evolution in the study region is divided into four stages by such methods as 14C dating. Sea water intrusion through palaeochannels has been studied as a focal point. Palaeochannels are the main passageways through which the sea water intrudes at a higher speed, through many means and in a changeable dynamic state.