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域。西非海域的油氣儲量巨大，已經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)模式已經在西非深水油氣田開發(fā)中得到了廣泛應用，是研究西非深水工程關鍵技術必不可少的內容。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，結合了數值計

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、效截斷設計方案的合理有效性。在此基礎上完成了水池模型試驗，將模型試驗結果和理論數值計算結果進行對比分析，驗證了理論數值計算的可靠性，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，并得到了以下結論：FSHR的存在對于FPSO動力響應的影響不大，但是立管布置形式和流的存在對于FPSO動力響應的影響較大，不可忽略；而外輸油管的存在對于FPSO動力響應的影響較大，在實際工程項目研究中必須采用耦合計算模型；因此