FPSO系統(tǒng)水動力混合模型試驗研究.pdf

1、全球海洋深水區(qū)油氣資源豐富，自1970s至今，世界深水油氣勘探迅猛發(fā)展，已遍布四大洋18個深水盆地。西非海域的油氣儲量巨大，已經(jīng)成為世界海洋油氣工業(yè)最具活力的投資區(qū)域，被譽為“真正”深水油區(qū)。
　　多點系泊FPSO+自由站立式立管群+外輸浮筒+穿梭油輪的開發(fā)模式已經(jīng)在西非深水油氣田開發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用，是研究西非深水工程關(guān)鍵技術(shù)必不可少的內(nèi)容。本文以此為背景，主要針對西非海域多點系泊FPSO，對其涌浪和風(fēng)浪共同作用下的總體性能進行

2、了混合模型試驗研究。
　　首先，對FPSO系統(tǒng)進行了系泊系統(tǒng)和外輸系統(tǒng)的等效截斷設(shè)計?；陟o力相似準(zhǔn)則，對30萬噸FPSO多點系泊系統(tǒng)進行了等效水深和等效水平截斷設(shè)計，截斷系泊系統(tǒng)能夠較好的滿足0度至180度的環(huán)境方向要求；基于靜力相似和動力相似對外輸油管進行了等效截斷設(shè)計，并給出了具體的截斷設(shè)計方法，為模型試驗提供了技術(shù)支持。
　　其次，在哈爾濱工程大學(xué)綜合試驗深水池開展30萬噸FPSO水池試驗，試驗內(nèi)容分為六個部分：自由

3、衰減試驗、R AO試驗、流載荷試驗、風(fēng)阻力試驗、不規(guī)則波運動試驗和與穿梭油輪的耦合試驗。試驗結(jié)果為FPSO數(shù)值計算提供必要依據(jù)。
　　然后，根據(jù)模型試驗結(jié)果，采用水動力計算分析軟件 AQ WA建立截斷設(shè)計的數(shù)值模型，進行數(shù)值重構(gòu)，獲取FPSO系統(tǒng)重要水動力參數(shù)，并獲得正確的數(shù)值計算模型。在此基礎(chǔ)上，建立了實際水深計算模型，通過時域耦合計算預(yù)報FPSO運動響應(yīng)和系泊系統(tǒng)受力，作為最終的計算結(jié)果。數(shù)值重構(gòu)和數(shù)值外推的結(jié)果與試驗結(jié)果吻合

4、較好，表明截斷設(shè)計的合理性和試驗的準(zhǔn)確性。
　　最后，在模型試驗和數(shù)值計算的基礎(chǔ)上，分析了FPSO單獨在位時的垂向運動響應(yīng)；并分析了外輸系統(tǒng)對FPSO運動響應(yīng)和系泊系統(tǒng)受力等特性的影響。分析結(jié)果表明：FPSO垂向運動主要受涌浪影響；外輸系統(tǒng)對FPSO的運動響應(yīng)和系泊受力存在較大影響，在研究西非海域深水油氣工程中不能忽略整個系統(tǒng)的全耦合計算分析。
　　總之，本文通過對西非海域多點系泊FPSO進行混合模型試驗研究，得到了FPSO