新型浮式钻井生产储油平台涡激运动数值模拟及试验研究

利用数值模拟方法对浮式钻井生产储油平台(Floating Drilling Production Storage Offloading,FDPSO)涡激运动特性开展了研究.采用雷诺平均法求解Navier-Stokes(N-S)方程,运用DES(Detached Eddy Simulation)湍流模型及CFD(Computational Fluid Dynamics)动网格方法对FDPSO平台的涡激运动流场特性进行了模拟;同时采用1∶80的缩尺比物理模型,在上海交通大学海洋工程国家重点实验室的海洋工程水池中进行了模型试验研究.试验考虑了系泊系统以及平台不同自由度之间耦合作用对平台涡激运动的影响,并将数值模拟和模型试验结果进行对比,分析了新型多立柱浮式钻井平台流向和横向涡激运动时间历程、频谱特性、锁定现象等以揭示其涡激运动的内在机理,为该型平台的设计提供借鉴和参考.

海洋工程浮式生产储油平台锚桩焊接工艺及建造技术研究

为了使海洋平台关键系泊锚桩能在交变应力的复杂深海环境下保证储油平台有稳定的系泊效果,以铸钢材料作为研究基础,对比了德标和美标铸件材料的性能,提出了铸造工艺优化控制方案,并进一步研究了铸钢件与热轧件的焊接工艺及质量控制方法。指出,在焊接实施中,应保证焊前预热温度,严格控制焊接参数和层间温度,同时保证焊后热处理实施效果,减少铸钢件焊接裂纹的形成,提升焊接质量。在以铸钢吊耳为特色的大管径锚桩预制建造工程实践中,应用了锚桩铸钢件焊接工艺,全部锚桩焊接均合格并达到标准要求。

深海多立柱半潜浮式钻井生产储油轮概念设计研究

浮式钻井生产储油轮(floating,drilling,production,storage and offloading vessel,简称FDPSO)是具备油矿钻探、原油生产以及储备等多功能的海洋平台。对FDPSO概念设计过程做了初步研究,提出深海多立柱半潜FDPSO概念,并对其做了稳性计算、水动力性能分析和系泊系统设计,研究该概念在中国南海海域应用的可行性。

不规则波中浮式平台波漂力及运动计算研究

为研究分析系泊浮式生产储油平台波浪漂移力计算精度和耦合运动时域模拟的方法,本文使用自主开发的一阶泰勒展开边界元方法对某浮式生产储油平台在压载工况下的频域波浪漂移力进行了计算,并与商业软件AQWA、WAMIT计算的漂移力结果作对比分析。在频域计算的基础上,使用基于异步耦合方法开发的系泊浮体耦合运动分析程序对浮式生产储油平台在多个不规则波海况下的非线性运动响应进行时域模拟,并与模型试验测试结果作对比,分析了数值模拟精度。从结果显示可知计算结果吻合较好,即使是更为复杂的海况,在海浪和海流同向的情况下,异步耦合分析程序也能获得与模型试验较为一致的结果。

浮式钻井生产储卸装置运动性能分析

首先介绍了浮式钻井生产储卸装置(FDPSO)设有月池开口的船型特点,为评估月池开口对FDPSO船体运动性能的影响,设计了不同月池尺寸的方案。采用三维势流理论对不同月池尺寸方案水动力性能进行计算,得到FDPSO船体运动传递函数,总结FDPSO船体横摇和垂荡运动响应随月池尺寸变化的规律,并确定合理的目标FDPSO方案。最后对目标FDPSO方案进行运动性能实例分析,评估目标FDPSO方案的耐波性。

月池对浮式钻井生产储油轮水动力系数的影响分析

采用数值模拟的方法,分析了不同尺寸、位置、吃水的月池对浮式钻井生产储油轮(FDPSO)船体附加质量和阻尼系数的影响。建立FDPSO三维水动力模型,采用水动力计算软件AQWA,研究了月池在不同尺寸、位置、吃水情况下对FDPSO横荡、垂荡、横摇附加质量和阻尼力的影响。结果表明,月池内流体的"活塞"振荡会增大船体的垂荡运动;FDPSO船体附加质量和阻尼力在频域范围内存在极值,垂向附加质量和阻尼力极值对应的波浪频率位置与月池尺寸、吃水有关,与位置无关。

新型浮式钻井生产储卸油装置结构总强度分析

目前我国深水海域处于开发早期阶段,较适合采用既有钻井功能又集成了采油、储油功能的浮式生产钻井储卸油装置(FDPSO),作为独立生产装置,可以大幅降低油田初期开发费用。选取一种新型的八角形FDPSO结构,基于深海环境条件和装载工况,建立整体结构数值模型,依据三维辐射绕射理论和谱分析法计算波浪载荷,确定设计波参数,将设计波载荷传递到整体结构有限元模型,最终得到了总体结构的应力分布规律。研究结果可为我国深远海油气田早期开发的FDPSO结构设计提供理论参考。

驰骋蓝海正当时——记中远船务“希望”系列半潜式圆筒型钻探储油平台海工产品

近日,国际著名能源企业——荷兰皇家壳牌集团（Shell）发布公告,其与Seadrill签订租赁合同,租用Seadrill公司半潜式圆筒型钻探储油平台Sevan Driller＂希望1号＂,用于巴西海上作业,这是壳牌集团首次租用中国建造的海上钻井平台。

上海首制自升式钻井平台命名交付

5月28日．上海建造的第一座自升式钻井平台命名交付。这是继30万吨海上浮式生产储油船（FPSO）“海洋石油117”和3000米深水半潜式钻井平台“海洋石油981”之后．上海外高桥造船公司开发建造的外一高端海洋装备。

基于RBFNN的FDPSO火灾爆炸波及钻井区概率分析

浮式钻井生产储油轮(FDPSO)是一种具备钻井、采油、储存、外输等多项功能的新型浮式生产装置.FDPSO的功能高度集成和密集布置带来了各模块风险的相互影响问题.针对由此引发的一类突出危险事件,即FDPSO装置上外部设备发生的火灾爆炸波及钻井区,展开事件发生概率研究.在定量风险分析的基础上,引入经改进粒子群算法优化的径向基函数神经网络进行概率预测,并验证了该模型的可用性.研究成果有助于设计人员回避繁琐的定量风险分析过程,快速确定不同布置情况下外部火灾爆炸波及钻井区的概率,从而通过合理设计有效控制该风险.

新型深水多立柱FDPSO涡激运动研究进展

平台涡激运动易导致立管及系泊系统疲劳损伤,危害其安全、稳定性.平台由于具有较小的纵横比、显著的刚性特征及特有的系泊系统,其涡激运动显示出与立管等细长体涡激振动截然不同的运动特征.文中介绍了FDPSO常采用的特殊升沉补偿装置、多立柱绕流特性及多立柱海洋平台涡激运动的研究进展.鉴于深水多立柱FDPSO涡激运动及稳定性研究是非常复杂的流固耦合问题,文中给出了研究其涡激运动的基本思路和步骤,介绍新型多立柱FDPSO涡激运动的研究方法及现状,为其涡激运动抑制及抑制装置研制提供理论支撑.

新型多筒式FDPSO概念设计及其系泊系统分析

为研究新型多筒式浮式钻井生产储卸油轮(FDPSO)的系泊系统及其动力响应特性,评估其系泊系统的疲劳性能,针对新型FDPSO的总体布置,以中国南海1 000 m水深为背景,设计新型储油装置的系泊系统,研究系泊点和导缆孔、系泊缆布置及系缆的结构形式。考虑腐蚀和南海风浪条件,计算系泊系统的动态响应,校核系泊系统的强度,计算系泊状态FDPSO的运动响应和系缆张力。考虑南海西沙波浪分布,采用S-N曲线以及Miner线性累计损伤理论,并采用雨流计数方法,对系泊系统进行疲劳分析。结果表明,设计的多筒式FDPSO的系泊系统能够满足作业定位的要求,可以抵御百年一遇的风浪作用,疲劳寿命大于设计寿命的3倍。

FDPSO张力系统的非线性动力分析

根据浮式钻井生产储油系统(FDPSO)的概念设计,建立了张力系统的非线性耦合振动控制方程,同时考虑横向流产生的涡街作用和轴向的张力变化引起的参数激励,揭示了张力系统的耦合振动规律。采用数值方法进行求解,根据算例中的两种不同工况分析了张力系统的动力特性,结果表明这种张力系统设计具有一定的位移补偿效果,但在设计时一定要避免发生共振现象;并分析了非线性耦合效应对计算结果的影响,当立管的长径比l/D较大时,建议采用非线性模型。

深水油气开发装备及其关键力学问题

随着我国建设海洋强国战略目标的确定,开发深水油气资源的重要性和迫切性日益凸显,深水油气开发装备的核心技术亟待掌握。介绍了常用深水油气开发模式中主要装备的结构特点及功能,并分别对其在设计、制造、运输、安装过程中涉及到的关键力学问题进行了凝练,指出了我国未来海洋工程领域的发展需求和重点研究方向。该项研究成果可提升我国深水油气田开发装备的研发能力,并对我国在国际海洋工程技术上的地位提高具有一定指导意义。

基于动态耦合的FPSO串靠外输所需拖力快速预报

以极浅水作业水深的FPSO串靠外输作业为背景,研究穿梭油轮尾部定位拖轮所需拖力大小,提出了基于动态耦合效应的拖轮拖力直接计算方法。基于三维势流理论,考虑浮式生产储油平台(FPSO)与穿梭油轮之间相互水动力干扰,进行动态耦合计算,根据力学平衡原理求得所需的拖轮拖力并分析其影响因素。结果表明:动态耦合模型算出的所需拖力值较之准动态模型更安全、经济;当FPSO与穿梭油轮距离为80m时,既能保证外输安全性又能保证经济性;增大两船间距、增加穿梭油轮吃水、两船间采用双缆系泊,均能有效降低所需的拖轮拖力。研究结果可为FPSO串靠外输作业操作提供指导,具有一定的工程实用性。

FDPSO总强度分析技术

针对浮式生产储卸油装置(FPSO)的扩展船型——配有钻井模块以及月池结构的浮式钻井生产储卸油装置(FDPSO)的总强度设计问题,讨论全船有限元分析方法的实现。探讨月池区域结构应如何在全船分析中进行考虑,并结合舱段有限元手段,进一步研究月池区域结构的强度分析方法。研究工程项目如何结合全船有限元分析方法进行合理化设计。

考虑人员失误的FDPSO钻进时关井作业安全评估

为了对浮式钻井生产储卸油装置(FDPSO)钻进时关井作业进行安全评估,基于认知可靠性和失误分析方法(CREAM)的人员失误概率计算方法,提出了一种综合考虑设备风险和人员风险的安全评估方法.首先对钻进时关井作业进行任务分解,然后根据其事故路径建立了相应的事件树,事件树中的设备失效概率主要来自于风险数据库,而人的动作失误概率则是通过CREAM的定量计算方法得到;最后对事件树中的每条路径进行计算,得到事故发生的总概率;在风险后果的估算中,借鉴了国内外最新的风险研究成果,对FDPSO钻进时关井作业中可能的事故后果进行评估;最终依据风险评估矩阵,得到了考虑人员失误的FDPSO钻进时关井作业的安全评估结果.结果表明,FDPSO钻进时关井作业的风险等级较高,应采取必要的控制措施以降低风险.

基于南海环境的多立柱FDPSO电气结构的设计与仿真

在对我国南海的环境进行分析的基础上,选定多立柱圆筒式浮式钻井生产储卸油装置(FDPSO)作为研究对象,对其功能进行研究。整合浮式生产储卸油装置(FPSO)和钻井平台的电气负荷并确定安装功率,根据工况要求和相关规范的要求设计主电源、各级配电盘和电气连接等模块,并对相关工况进行仿真,验证平台电气系统的电气结构在各工况下的有效性和稳定性。

月池参数对船型FDPSO水动力特性的影响研究

浮式钻井生产储油轮是深水油气开发的主要装备之一,文中考虑2种典型月池形状(方形和圆形)和不同月池尺寸,采用Sesam软件对不同月池参数时FDPSO的水动力性能和系泊系统张力特性开展了计算和对比分析,介绍了深水FDPSO船型主要尺度以及锚链、立管主要参数,在频域内对运动响应幅值算子RAO、附加质量、阻尼、平均波浪漂移力进行了计算,在此基础上选择生存工况,对不同月池参数时的六自由度运动响应的最大值、最小值及平均值进行了统计分析.研究发现:大尺寸月池对运动响应幅值算子RAO、附加质量和阻尼影响较大;船体旋转运动较平移运动受月池影响明显;锚链受力随月池尺寸的变大而增加.文中的研究可为深水FDPSO月池设计提供一定的借鉴和参考.

海洋工程管子相贯线坡口切割专家FastCAM

目前，全球范围内的能源紧缺，使得海洋石油开发活动不断加强，各类海洋平台的搭建和供应船的需求大幅上升。截止2007年底，全球钻井装备手持订单130座，其中自升式钻井平台65座、半潜式钻井平台45座，钻井船近20艘。海洋浮式生产储油装置（FPSO）的手持订单30多艘，海洋工程辅助船的手持订单500多艘，其中三用工作船200多艘，平台供应船近180艘。