深水FPSO水動(dòng)力性能及隨機(jī)響應(yīng)研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，國民對(duì)油氣資源的需求日益增加，由于陸地資源的消耗殆盡，油氣資源開發(fā)逐漸向深海大洋發(fā)展。目前我國原油進(jìn)口的依存度較高，但是我國海域的油氣儲(chǔ)藏量也較大，因此我國必須加強(qiáng)海上裝備的自主研發(fā)能力。近20年來，F(xiàn)PSO已經(jīng)逐漸成為深海油田開發(fā)的主流方式，由于FPSO不同于普通航行船舶，在遇到惡劣海況時(shí)，無法及時(shí)避航，因此，研究 FPSO在服役周期內(nèi)的波浪誘導(dǎo)載荷、船體與系泊立管的耦合動(dòng)力響應(yīng)及其隨機(jī)性是一項(xiàng)十分有意義的課題。

2、>　　本文以一艘工作于中國南海海域30萬噸的FPSO為研究對(duì)象，首先研究了月池開孔對(duì)FPSO水動(dòng)力性能的影響，同時(shí)研究了含月池開孔的FPSO船體橫截面的波浪誘導(dǎo)載荷沿船長的分布規(guī)律；其次研究了FPSO船體、系泊和立管在百年一遇極限海況的動(dòng)力響應(yīng)；最后研究了波浪譜型對(duì) FPSO波浪誘導(dǎo)載荷隨機(jī)性的影響，以及不同環(huán)境參數(shù)對(duì)FPSO動(dòng)力響應(yīng)隨機(jī)性的影響。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)為了研究月池對(duì)FPSO水動(dòng)力性能的影響，分析了不同的月

3、池尺寸、不同的月池縱向位置以及不同的船體吃水時(shí)附加質(zhì)量和附加阻尼的變化趨勢(shì)。表明含有月池的FPSO船體的垂向附加質(zhì)量和附加阻尼會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值。并進(jìn)行了含月池開孔的FPSO波浪誘導(dǎo)載荷的長期預(yù)報(bào)，得到了截面垂向剪力和彎矩沿船長方向的分布規(guī)律，同時(shí)研究了月池尺寸對(duì)波浪誘導(dǎo)載荷的影響，月池處垂向剪力和垂向彎矩隨月池尺寸增大有小幅度減小。
　　(2)為研究深水FPSO船體與系泊的耦合動(dòng)力響應(yīng)，從FPSO船體的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和系纜張力兩個(gè)角度，分

4、別研究了張緊式系泊、懸鏈?zhǔn)较挡?、單點(diǎn)系泊、多點(diǎn)系泊、單點(diǎn)系泊組式和分式布置等不同系泊方式對(duì) FPSO動(dòng)力響應(yīng)的影響，表明對(duì)工作于惡劣海況的FPSO采用單點(diǎn)張緊式系泊的組式布置更為合理。其次研究了張緊角、風(fēng)浪流夾角對(duì)單點(diǎn)張緊式系泊性能的影響，表明張緊角在30°~45°之間時(shí)，F(xiàn)PSO運(yùn)動(dòng)位移和系纜張力均在安全范圍內(nèi)，且FPSO水平運(yùn)動(dòng)對(duì)風(fēng)載荷較為敏感，系纜張力值對(duì)流的入射方向較為敏感。
　　(3)目前關(guān)于FPSO船體及系泊系統(tǒng)的動(dòng)力

5、響應(yīng)研究，基本上都忽略了立管系統(tǒng)的影響，為研究立管系統(tǒng)對(duì)FPSO系統(tǒng)的影響，本文將FPSO船體、系泊和立管看成一個(gè)整體進(jìn)行時(shí)域耦合分析。分別研究了立管的單位長度質(zhì)量和軸向剛度對(duì) FPSO動(dòng)力響應(yīng)的影響。針對(duì)立管頂端張力過大的問題，在立管上安裝浮力塊以減小立管頂端張力，分別研究了浮力塊的安裝位置、質(zhì)量和體積對(duì)FPSO動(dòng)力響應(yīng)的影響。同時(shí)研究了不同形式立管對(duì)FPSO動(dòng)力響應(yīng)的影響，表明立管形式對(duì)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和系纜張力影響很小，主要對(duì)立管張力有較