FPSO系統(tǒng)水動(dòng)力混合模型試驗(yàn)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(gè)深水盆地。西非海域的油氣儲(chǔ)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(yù)為“真正”深水油區(qū)。
　　多點(diǎn)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(duì)西非海域多點(diǎn)系泊FPSO，對(duì)其涌浪和風(fēng)浪共同作用下的總體性能進(jìn)行

2、了混合模型試驗(yàn)研究。
　　首先，對(duì)FPSO系統(tǒng)進(jìn)行了系泊系統(tǒng)和外輸系統(tǒng)的等效截?cái)嘣O(shè)計(jì)。基于靜力相似準(zhǔn)則，對(duì)30萬(wàn)噸FPSO多點(diǎn)系泊系統(tǒng)進(jìn)行了等效水深和等效水平截?cái)嘣O(shè)計(jì)，截?cái)嘞挡聪到y(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(dòng)力相似對(duì)外輸油管進(jìn)行了等效截?cái)嘣O(shè)計(jì)，并給出了具體的截?cái)嘣O(shè)計(jì)方法，為模型試驗(yàn)提供了技術(shù)支持。
　　其次，在哈爾濱工程大學(xué)綜合試驗(yàn)深水池開展30萬(wàn)噸FPSO水池試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容分為六個(gè)部分：自由

3、衰減試驗(yàn)、R AO試驗(yàn)、流載荷試驗(yàn)、風(fēng)阻力試驗(yàn)、不規(guī)則波運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)和與穿梭油輪的耦合試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為FPSO數(shù)值計(jì)算提供必要依據(jù)。
　　然后，根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果，采用水動(dòng)力計(jì)算分析軟件 AQ WA建立截?cái)嘣O(shè)計(jì)的數(shù)值模型，進(jìn)行數(shù)值重構(gòu)，獲取FPSO系統(tǒng)重要水動(dòng)力參數(shù)，并獲得正確的數(shù)值計(jì)算模型。在此基礎(chǔ)上，建立了實(shí)際水深計(jì)算模型，通過(guò)時(shí)域耦合計(jì)算預(yù)報(bào)FPSO運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和系泊系統(tǒng)受力，作為最終的計(jì)算結(jié)果。數(shù)值重構(gòu)和數(shù)值外推的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合

4、較好，表明截?cái)嘣O(shè)計(jì)的合理性和試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
　　最后，在模型試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上，分析了FPSO單獨(dú)在位時(shí)的垂向運(yùn)動(dòng)響應(yīng)；并分析了外輸系統(tǒng)對(duì)FPSO運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)主要受涌浪影響；外輸系統(tǒng)對(duì)FPSO的運(yùn)動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的全耦合計(jì)算分析。
　　總之，本文通過(guò)對(duì)西非海域多點(diǎn)系泊FPSO進(jìn)行混合模型試驗(yàn)研究，得到了FPSO