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深水FPSO系泊系统方案设计研究

朱建  
【摘要】:随着近海油气资源的不断开发而逐渐消耗殆尽,深海甚至是超深海海域将成为下一阶段油气开发的热点海域,比如中国南海及西非等地。我国对能源特别是海上油气资源需求量十分巨大,自主开发或参与国内外深水油气田开发将成为今后重要的经济战略。在国内,随着“海洋石油981”在南海顺利的开采作业,必将会引起南海油气资源开发的新一轮热潮;在国外,西非海域是世界油气开发三大热点区域之一,我国三大石油公司均在西非海域有目标区块。预计今后将会有大量的浮式海洋平台在南海及西非海域工作,因此对上述浮式结构物(如FPSO等)进行数值模拟研究,为我国海洋油气工程走向西非和南海提供了技术建议和工程参考。 本文先以一工作于西非海域的FPSO为研究对象,探讨了西非特有的涌浪对FPSO六自由度运动响应的影响及其力学机理,在此基础上研究了各种系泊参数对系泊性能的影响;然后以一工作于南海海域的FPSO为研究对象,研究了风浪流各发展阶段对应的低频响应特性、系泊系统重量控制的方法、系泊方案对系泊性能的影响;最后提出了一种新型的复合系缆并与传统复合系缆做出比较分析。本文具体研究内容如下所示: 1、西非海域FPSO多点系泊布置方案设计 首先将FPSO分别单独置于风浪环境、涌浪环境,研究了不同波浪对运动响应的影响及对其力学机理进行分析;然后将FPSO置于风浪、涌浪同时存在的环境,研究了系缆长度、系缆根数、系缆间夹角对系泊性能的影响。 2、南海海域FPSO单点系泊布置方案设计 首先将风浪流的发展过程定义为成长期、顶峰期、衰亡期,探讨了FPSO在各个不同阶段对应的低频响应特性及其相应的力学机理;然后针对单点系泊系统重量过大的问题,提出了三种控制系泊系统重量的方法,并进行了算例验证;最后研究了系缆长度、根数、组数、组式和分式布置、内转塔位置对系泊性能的影响,并提出了一套合理的系泊布置方案。 3、新型复合系缆对单点系泊FPSO水动力性能的影响 在传统复合系缆基础上,提出一种新型的复合系缆及其材料属性的计算方法;然后将新型复合系缆与传统复合系缆的水动力性能做出对比分析。


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