船只补给悬链线系统运动特性分析

船只索道补给越来越广泛用于两船或船岸之间物资传送,本文综合考虑船只与锚泊系统的耦合以及船只运动对索道的影响,通过计算波浪中船只补给悬链线系统的动力学响应,得到了船只补给悬链线系统的运动特性,为系统设计提供依据。运用索道悬链线理论和有限元方法,对模型进行了计算,并对数值模拟结果和理论结果进行了比较。结果表明:数值模拟结果和理论结果整体吻合较好;三级海况下,连接设备时应将船只侧面对着固定物,连接点应在船只的中心线上。高海况条件下,应考虑垂荡的影响,理论模型简化因素较多,索道跨距80 m之后,应以仿真分析模型为主。

基于原型监测的悬链线式系泊系统可靠性评估方法

系泊系统是浮式平台装备的关键结构,对保障平台的安全生产具有重要作用,及时了解和评估系泊系统的安全状态和风险等级具有重要意义。针对在平台现场作业环境下对系泊链实时在位检测的困难,本文提出一种基于现场监测信息的悬链线式系泊系统可靠性评估方法,相较于传统的蒙特卡洛模拟,本文方法可以大大提高计算效率,以满足可靠性实时评估的要求。首先,基于悬链线方程引入海流载荷的影响,开展系泊链受力行为的仿真分析;进而,提出基于改进蒙特卡洛(EMC,Enhanced Monte Carlo)方法的系泊强度可靠性与疲劳可靠性评估方法;最后,基于南海某半潜式平台的实测数据,对平台的系泊链可靠性进行评估,同时考虑腐蚀的影响。结果表明,本文所提出的系泊可靠性实时评估方法可以为悬链线式系泊系统的在位安全评估与维护提供指导。

深水中悬链线锚泊系统设计研究进展

系统地整理了深水中悬链线锚泊线材料、展开操作等工程设计技术进展,总结了锚泊线的静动力分析、锚泊系统与系泊浮体之间的动力响应等理论问题的最新研究成果。提出需要进一步研究的问题。

悬链线式系泊及立管系统等效截断设计

为解决海洋工程水池横向跨度不足的问题,对悬链线式系泊、立管系统进行等效截断设计,根据静态特性相似准则提出3种系泊线截断方案.方案1仅截断底部系泊线,方案2仅截断中间部分系泊线,均适合于横向跨度相对较大的情况.当跨度相对较小时,采用方案3,对底部和中间部分系泊线按一定比例都进行截断.而立管成分单一,直接进行截断设计即可.提出各方案的截断设计步骤,以及系泊线、立管的特性参数与自身截断因子之间的关系式.并针对一作业水深914 m的内转塔式FPSO系泊、立管系统进行截断设计和时域耦合分析,截断前后系统静态特性、平台总体响应和系泊线受力都吻合良好,并与已有全水深试验结果一致,证明了等效截断设计的合理性和正确性.

深海卧管-悬链线立管系统管内流动特性分析

为探究深海卧管-悬链线系统内立管管内流动特性,针对南海某油气田,通过数值模拟分析了管径、卧管入口处总流量、含水率(质量分数)和出口压力对管内流动特性参数的影响规律。结果表明,以管内流动状态发生转变的位置为界限,各影响因素对管内流动状态参数的影响表现出不同的变化规律,但是管内沿程温度分布基本不受相关因素的影响;4个因素对管内流动特性参数的影响存在明显的阶段性:管径的影响分为D=0.06~0.12 m和D=0.12~0.50 m两个阶段,卧管入口处总流量的影响分为Q=0.001~0.030 m3/s和Q=0.100~0.300 m3/s两个阶段,含水率的影响分为w=10%~25%和w=25%~30%两个阶段,出口压力的影响分为0~5.0、5.0~7.0 MPa和7.0~10.0 MPa三个阶段。

300km/h以上速度等级简单悬链线系统的开发

新干线的复合悬链线系统将很快进入大规模更换阶段。为了便于更换和降低维护成本,可以将复合悬链线系统替换为简单悬链线系统。该项研究旨在探索新型320 km/h简单悬链线系统,这是新干线商业运行的最高速度。此外,一种360 km/h简单悬链线系统也正在开发中。

卧底管-悬链线立管严重段塞流判定数学模型

随着油气开采不断向深海迈进,有必要对卧底管-悬链线立管中产生的严重段塞流现象进行深入研究。针对结构参数、生产参数多变的卧底管-悬链线立管集输系统,工程上缺少灵活、便捷、准确的判定严重段塞流产生的宏观理论模型。对卧底管采用分层流理论模型,着重考虑喷发阶段结束后的立管回流质量,结合漂移流速度模型,建立了卧底管-悬链线立管系统严重段塞流判定数学模型,将严重段塞流判定数学模型的判定结果与文献中的实验结果进行对比验证。结果表明,数学模型判定结果与实验结果吻合良好,可实现对卧底管-悬链线立管系统严重段塞流的产生进行宏观预判;同时对严重段塞流流型转换边界进行预测,分析了各流型间的转换特性。以现场卧底管-悬链线立管集输系统为例,预判某油田正常生产参数下将不会产生严重段塞流,并给出产生严重段塞流时的产液量及气液比范围。该模型的建立可为深海油气田开采过程中严重段塞流的宏观预判及预防提供理论依据,具有工程实际意义。

浅海新型FPSO-IQFP多点系泊系统设计研究

海上油气生产要求FPSO具有低幅运动的特性,因此系泊系统性能的优劣直接影响生产作业的效率和安全。针对新概念FPSO-IQFP(圆角倒棱台形FPSO)的浮体特点和边际油田经济性开发的需要,设计一套经济有效的多点系泊系统。首先,将钢制悬链线系泊系统和聚酯纤维张紧式系泊系统作为备选方案,根据定常力计算结果并参照工程经验,给出两种系泊系统的初始设计方案,并进行二者的静特性分析,探讨系泊参数对系泊系统受力和位移的影响规律;在此基础上,结合时域计算结果,确定系泊系统的优化设计方案;最后,给出系泊系统的回复力和浮体位移之间的关系曲线,并在静力范围内比较两种系泊系统的优劣性。静力分析结果初步验证,较之悬链线系泊系统,张紧式系泊系统用于浅水作业的IQFP上更具优越性。

深水半潜平台绷紧索系泊系统设计研究

给出了深水半潜平台绷紧索系泊系统设计基本方法,并对绷紧索系泊系统设计中的系泊缆索动力分析,系泊浮体运动响应计算,以及新型锚基础校核等关键技术进行了计算研究,结果表明绷紧索系泊系统用于深水半潜平台定位是可行和有效的。

基于静特性分析的浅海新型FPSO多点系泊系统设计

针对新概念FPSOIQFP（圆角倒棱台形FPSO）的浮体特点以及边际油田经济性开发的需要，论文旨在设计一套经济有效的多点系泊系统。首先，将钢制悬链线系泊系统和聚酯纤维张紧式系泊系统作为备选方案，根据定常力计算结果并参照工程经验，给出两种系泊系统的初始设计方案，并进行二者的静特性分析，探讨系泊参数对系泊系统受力和位移的影响规律，在此基础上，结合时域计算结果，确定系泊系统的优化设计方案，最后，给出系泊系统的回复力和浮体位移之间的关系曲线，并在静力范围内比较两种系泊系统的优劣。静力分析结果初步验证，较之悬链线系泊系统，张紧式系泊系统用于浅水作业的IQFP上更具优越性。

不同系泊缆组合对FLNG单点系泊系统特性的影响

单点系泊系统设计是FLNG(浮式液化天然气生产储卸装置)总体布置的关键点之一。为了探究不同系泊缆组合对FLNG单点系泊系统特性的影响,采用Ariane软件,基于时域计算方法,分析了中间缆为钢缆和聚酯缆的悬链线式系泊系统方案及聚酯缆张紧式系泊系统方案的系泊特性。结果表明:对于悬链线式系泊系统,中间缆为钢缆时,随着预张力增大,缆绳最小安全系数和最小躺底长度先变大后变小,作用在FLNG上的环境载荷变小;中间缆为聚酯缆时,随着预张力增大,缆绳最小安全系数和最小躺底长度逐渐变小,作用在FLNG上的环境载荷比钢缆方案下的小,但变化规律较复杂。中间缆为聚酯缆时最大系泊缆张力和转塔最大偏移量均比采用钢缆时要小,但系泊缆最小躺底长度要大;中间缆采用钢缆时锚容易定位,但对于深水海域,钢缆自重较大;而采用聚酯缆时锚不易定位,且缆绳总长较长,成本较高。与聚酯缆悬链线式系泊系统相比,聚酯缆张紧式系泊系统的缆绳规格较大,总成本优势不大。研究成果可为单点系泊系统的合理选型及设计提供参考。

极端载荷下半潜式平台系泊方法及性能对比

以某深水半潜式平台为研究对象,针对1400 m工作水深的12点系泊系统,采用时域耦合分析方法对比分析南海某设计工况下张紧式系泊与悬链线式系泊平台的运动响应和系泊缆动力特性,进而研究极端载荷作用下受力最大的系泊缆断裂时二者的变化情况。结果表明:与悬链线式系泊相比,无论是完整状态抑或是破断状态,张紧式系泊均具有更好的系泊性能,但聚酯缆材料的刚度非线性程度较大。分析结果可为系泊系统的设计与选择提供参考。

浸没式浮筒对系泊缆松弛-张紧特性的影响研究

为了研究浸没式浮筒对悬链线系泊缆松弛-张紧特性的影响,本文基于集中质量法建立了下端锚固、上端做简谐运动的带浮筒悬链线系缆运动微分方程。运用Newton-Raphson法和Howbolt差分法,求解了系缆的运动特性和动张力值。通过与无浮筒悬链线系泊系统的对比,分析了几种不同参数的浮筒对系泊缆松弛-张紧现象及冲击放大系数两个方面的影响。结果表明:附加一定大小的浸没式浮筒能有效抑制系泊缆松弛-张紧现象的出现,并且减小系缆运动过程中动张力的冲击放大系数;但当附加浮筒的净浮力过大时,在极端海况下,会助长系泊缆上端出现松弛-张紧现象,进而影响系泊物的稳定性。

半潜式综合支撑平台系泊疲劳分析

该文以某半潜式平台的系泊缆为对象进行疲劳性能研究,采用链-缆-链三段组成的悬链线式系泊缆。使用Harp软件,基于时域耦合方法计算系泊缆的动力响应,选取锚链与平台主体连接点、上部锚链与缆绳连接点及拖地点三点,计算其张力时间历程曲线。根据雨流计数法的基本原理,基于Matlab平台开发程序,统计张力循环次数。依据Miner线性累积损伤理论,分别得到各系泊缆的疲劳寿命,对系泊缆的疲劳性能进行评估。