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(bǔ)油氣供需缺口的重要領(lǐng)域。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)?！岸帱c(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。在此背景之下，本文對(duì)西非深水油氣開發(fā)工程中的FPSO及其外輸系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的研究分析，結(jié)合了數(shù)值計(jì)

2、算和模型試驗(yàn)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(dòng)力性能。
　　首先，基于三維勢(shì)流理論對(duì)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(yàn)池對(duì)FPSO系泊系統(tǒng)進(jìn)行模型水池試驗(yàn)，由于試驗(yàn)水池的水深無(wú)法達(dá)到全尺寸模擬超深水FPSO系泊系統(tǒng)的條件，則先對(duì)其系泊系統(tǒng)在垂直方向進(jìn)行等效截?cái)嘣O(shè)計(jì)，本文基于靜力和動(dòng)力相似準(zhǔn)則提出了具體的截?cái)喾桨讣跋嚓P(guān)計(jì)算公式，通過對(duì)比截?cái)嗲昂笙挡聪到y(tǒng)的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特征來驗(yàn)證等

3、效截?cái)嘣O(shè)計(jì)方案的合理有效性。在此基礎(chǔ)上完成了水池模型試驗(yàn)，將模型試驗(yàn)結(jié)果和理論數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了理論數(shù)值計(jì)算的可靠性，同時(shí)為后續(xù)的FPSO系泊系統(tǒng)與管線的耦合計(jì)算提供了基礎(chǔ)模型。
　　然后，使用大型時(shí)域耦合動(dòng)態(tài)分析軟件Orcaflex，在得到驗(yàn)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(shí)域下采取理論數(shù)值計(jì)算分析的方法，分別使用耦合和非耦合分析方法對(duì)“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(jìn)行分析，充分考慮外輸系統(tǒng)對(duì)FPSO總體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和系泊系統(tǒng)受力特性的影響，對(duì)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(duì)原系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的影響以及耦合和非耦合分析方法計(jì)算的區(qū)別，并得到了以下結(jié)論：FSHR的存在對(duì)于FPSO動(dòng)力響應(yīng)的影響不大，但是立管布置形式和流的存在對(duì)于FPSO動(dòng)力響應(yīng)的影響較大，不可忽略；而外輸油管的存在對(duì)于FPSO動(dòng)力響應(yīng)的影響較大，在實(shí)際工程項(xiàng)目研究中必須采用耦合計(jì)算模型；因此