深水FPSO與管線的耦合分析.pdf

1、油氣資源依然是人類未來發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，海洋石油特別是深水石油成為彌補油氣供需缺口的重要領(lǐng)域。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)?！岸帱c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。在此背景之下，本文對西非深水油氣開發(fā)工程中的FPSO及其外輸系統(tǒng)進行了一系列的研究分析，結(jié)合了數(shù)值計

2、算和模型試驗兩種方法著重探討了FPSO和外輸系統(tǒng)在西非特殊海況條件下的耦合水動力性能。
　　首先，基于三維勢流理論對FPSO系泊系統(tǒng)的總體性能做數(shù)值分析，隨后在海洋工程深水試驗池對FPSO系泊系統(tǒng)進行模型水池試驗，由于試驗水池的水深無法達到全尺寸模擬超深水FPSO系泊系統(tǒng)的條件，則先對其系泊系統(tǒng)在垂直方向進行等效截斷設(shè)計，本文基于靜力和動力相似準則提出了具體的截斷方案及相關(guān)計算公式，通過對比截斷前后系泊系統(tǒng)的靜態(tài)及動態(tài)特征來驗證等

3、效截斷設(shè)計方案的合理有效性。在此基礎(chǔ)上完成了水池模型試驗，將模型試驗結(jié)果和理論數(shù)值計算結(jié)果進行對比分析，驗證了理論數(shù)值計算的可靠性，同時為后續(xù)的FPSO系泊系統(tǒng)與管線的耦合計算提供了基礎(chǔ)模型。
　　然后，使用大型時域耦合動態(tài)分析軟件Orcaflex，在得到驗證的FPSO系泊系統(tǒng)的模型基礎(chǔ)上，分別添加建立立管系統(tǒng)和外輸油管系統(tǒng)，在時域下采取理論數(shù)值計算分析的方法，分別使用耦合和非耦合分析方法對“FPSO系泊系統(tǒng)+自由站立式立管系統(tǒng)”

4、和“FPSO系泊系統(tǒng)+外輸油管系統(tǒng)”進行分析，充分考慮外輸系統(tǒng)對FPSO總體運動響應(yīng)和系泊系統(tǒng)受力特性的影響，對比研究自由站立式立管系統(tǒng)和外輸油管系統(tǒng)的存在對原系統(tǒng)動力響應(yīng)的影響以及耦合和非耦合分析方法計算的區(qū)別，并得到了以下結(jié)論：FSHR的存在對于FPSO動力響應(yīng)的影響不大，但是立管布置形式和流的存在對于FPSO動力響應(yīng)的影響較大，不可忽略；而外輸油管的存在對于FPSO動力響應(yīng)的影響較大，在實際工程項目研究中必須采用耦合計算模型；因此