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《哈尔滨工程大学》 2012年
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Spar平台上组块就位过程多浮体结构动力分析

魏洪斌  
【摘要】:伴随着全球对能源需求量的逐渐增加,对于海洋石油的开采也由浅海逐步的走向深海。在南海油田完成浮式平台安装作业不同于浅海作业,南海环境恶劣,风、浪和流变化载荷对海上吊装操作产生了极大风险。海上吊装操作过程涉及到起重船和海洋浮式平台多浮体协同作业,安全完成难度颇大。然而海上安装是深海工程中的重要一环,也是平台投入使用前的最后一项重大工程,对石油开采项目的成功完成起到决定性作用。本文对Truss Spar采油平台上组块就位安装过程进行了模型试验和数值模拟分析研究。 研究主要从深水海上安装所涉及的关键技术、多浮体相互作用水动力干扰、海上吊装试验技术、实际工程安装应用四个方面进行展开。具体针对实际工程作业就位操作阶段进行详细的关键技术分析,同时以图解说明的方式描述了工程安装操作步骤。对于组块就位操作阶段,起重船与深水浮式平台在小间隙下完成就位作业,需要考虑起重船与深水浮式平台两浮体间的相互扰动,同时还需要考虑起重船与组块之间的机械耦合运动。在调研多浮体水动力相互干扰进展的基础上,计算了小间隙下两旁靠驳船的水动力系数,详细分析了多浮体干扰后的水动力系数。进行水池试验,观察多浮体的运动和就位过程中组块的运动,试验测量了两浮体在规则和不规则波条件下的六自由度运动响应值,测量了悬停状态和就位状态两阶段中组块的运动响应值。通过改变试验波浪的浪向角、谱峰周期、有义波高,分析对组块、起重船和Spar三体造成的运动影响,同时将仿真值与试验值比较,验证模拟的可靠性。以实际工程应用为目标,选取荔湾某气田海况为安装背景,研究不同浪向、波高、周期和风速,风、浪和流海况作用下,两浮体的六自由度运动响应值和两浮体间的相对运动响应,组块和深水浮式平台间的相对运动响应。 结果表明,仿真结果与试验结果基本吻合,在考虑组块和起重船机械耦合,以及多浮体水动力干扰的情况下,对各浮体运动响应的预报具有一定的可靠性。同时对于荔湾实际海况,Spar艉靠起重船布置,浪向角45°和315°为安全的作业浪向,90°和270°为危险作业海况。在安全作业浪向下,有义波高限定应小于2m,风速应小于13m/s,仿真结果表明就位操作可以平稳进行。本文进行的Spar平台上甲板组块安装多浮体相互作用的研究,对海上吊装作业的成功完成起到决定性的作用。可以为实际工程方案提供参考,同时也为将来各种深水浮式平台的安装提供技术储备。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TE951

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【参考文献】
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