Research on Innovation of Floating Production Storage and Offloading Unit’s Rent Mode under Low Oil Price

After many years of exploitation,onshore oil and gas resources are about to enter a recession period.Oil and gas will mainly come from oceans in the future.Generally speaking,the exploration and production(E&P)cost of oil from offshore is much higher than that of oil from onshore,so it is more sensitive to oil price.However,in recent years,oil price has been hovering at a low level for a long time,almost close to or even lower than the E&P cost of oil,which directly affects the development of oilfields.Besides the influence of oil price,some oilfields present the characteristics of marginal reserve scale,short peak production period and output rapidly declining.There leads to short economic life period and makes the economic benefit close to or lower than oilfield’s hurdle rate,which increases the difficulty of offshore oilfield development.As an important part of oilfield development,Floating Production Storage and Offloading unit,its investment mode and rent mode directly affect overall oilfield’s rate of return and the economic life.This paper chooses lease mode as the research object based on the analysis of investment mode,and further puts forward rent mode related with oil price through the analysis of traditional rent mode,and illustrates the advantages and disadvantages of various rent modes and their applicability so that the lessor chooses the right mode to achieve Win-Win with Oil Company and promotes the development of oilfields under low oil price.

Assessment of Fatigue Strength of An Offshore Floating Production and Storage Unit

The procedure of assessment of structural fatigue strength of an offshore floating production and storage and offloading unit (FPSO) in this paper. The emphasis is placed on the long-term prediction of wave induced loading, the refined finite element model for hot spot stress calculation, the combination of stress components, and fatigue damage assessment based on S-N curve.

FPSO外输软管安装方法分析

基于企鹅浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)项目,对比不同安装方法的优缺点,采用盘卷安装法完成外输软管安装。采用盘卷安装法进行FPSO外输软管安装在国内鲜有实例,详细描述该方法的施工顺序和要点,可为其他类似项目的外输软管安装提供参考。

基于弹性连接的FPSO上部模块整体减振技术

[目的]针对浮式生产储卸油装置(FPSO)作业时上部模块的振动响应,为减少振动能量向船体的传递,同时改进上部模块与船体之间的连接,提出一种基于上部模块与船体弹性连接的整体减振技术。[方法]首先,利用弹性支座将上部模块与船体进行弹性连接,根据FPSO在作业海域加速度响应预报的极值来确定弹性支座的设计载荷和内部结构;然后,采用有限元方法分析弹性支座的受力与变形特性,并通过线性拟合获得弹性支座的等效刚度;最后,将弹性支座等效为线性弹簧,分别通过数值模拟和理论分析来研究模块结构的振动响应和弹性支撑系统的动力传递特性。[结果]结果表明:应用该减振技术之后,上部模块的减振效率高达30%以上,同时还可使船体取得良好的隔振效果。[结论]该研究成果可为海洋结构物上部模块的整体减振设计和应用提供参考。

基于CFD的FPSO风载荷规范计算适用性研究

[目的]目前,设计人员多使用针对大型油轮的OCIMF规范和针对海上平台的API规范对FPSO风载荷进行计算,但因FPSO船舶上层建筑更为复杂,需进一步研究这2种规范对于FPSO风载荷计算的适用性。[方法]建立具有通用型上部模块的某30万吨级大型FPSO数值模型,对恶劣海况下不同风向角、横倾角下的FPSO所受风载荷进行数值模拟,分析其中存在的遮蔽效应;与规范计算结果进行对比分析,讨论在风载荷作用下FPSO受到的横倾力矩。[结果]结果显示,船舶正浮状态受到的最大风载荷和横倾力矩出现在270°风向角;船舶横倾状态下受到的风载荷和横倾力矩比正浮状态更大,最大横倾力矩出现在10.5°横倾角280°风向角;采用API规范和OCIMF规范得到的FPSO风载荷计算结果与CFD计算结果相差较大,二者在270°风向角的结果与CFD分别相差13.6%和24.5%。[结论]数值仿真给出的流场细节有利于分析上部模块间的遮蔽效应,能够较为准确地预报船舶所受到的风载荷,可以为考虑遮蔽效应的FPSO稳性设计提供参考。

基于CFD方法的FPSO的波浪荷载和运动响应研究

针对浮式生产储油船(Floating production storage and offloading, FPSO)在深水作业时面临的恶劣海况问题,为保证其服役期间的安全性及作业效率,需要准确计算非线性波浪荷载和运动响应。本文应用基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)的软件STAR-CCM+建立了针对实尺度FPSO模型的数值水池,基于Richardson外推法,针对时间步长和网格尺寸,分析了二者的收敛性和数值不确定度。使用该数值水池模拟了不同波浪工况作用下FPSO的运动响应,计算其受到的二阶波浪力,并与势流结果进行对比。结果发现,随着波陡增大,平均波浪力的CFD结果逐渐大于势流结果,且呈现差异化增大。而波陡大于1/15时,纵摇的CFD结果明显大于势流结果。说明大波陡条件下,黏性效应对平均波浪力和纵摇影响明显,为恶劣海况下预报及修正FPSO的二阶波浪力和运动提供了参考。

基于船体变形数值仿真的FPSO管道应力分析

为区别于传统经验公式计算管道应力的方法,采用有限元方法计算浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)船体变形,提取具体管道支架的位移值,并利用CAESARⅡ软件进行管道应力计算。有限元预报得到的管道应力更加准确,而经验公式得到偏保守的结果。建议在对FPSO管道进行初步设计时可采用经验公式方法,在进行详细设计和局部管道应力校核时可采用数值仿真方法。

FPSO主甲板冷却水管路系统的加速度载荷应力分析

借助船级社规范与MATLAB软件,开发可提取浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)管道任意位置处加速度的程序,以便更好地对FPSO主甲板冷却水管路系统进行应力分析。将该系统任意位置处实际加速度值和FPSO船体重心处加速度值以均布载荷形式分别施加至管道上,利用CAESARⅡ软件分析在满载工况条件下该系统的应力变化。结果表明,在FPSO满载工况条件下,采用重心处加速度值得到的结果相较于其自身实际加速度值的作用结果会出现应力冗余和应力不足的情况,例如节点50应力增加1.01%,而节点2570应力减小0.19%。

FPSO公共广播和通用报警系统声压计算方法及其应用

以某大型浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)为例,确定其公共广播和通用报警(Public Address and General Alarm,PAGA)系统声压计算所需参数及相关参数的估计值,介绍室内和室外声压计算方法。在没有软件的前提下,通过计算公式确定某个房间或某个位置的各声响装置(喇叭/扬声器)所需电功率,为类似项目的PAGA系统的声压计算提供参考。

FPSO改装项目货油泵选型分析

FPSO货油泵是FPSO货油系统的关键核心设备,货油泵的选型在VLCC改装FPSO项目中的总体功能设计、布置设计和项目成本中起到举足轻重的作用,文章通过货油电动深井离心泵和液压深井离心泵的对比分析,对货油泵的选型设计方案进行了研究,为今后的FPSO改装项目货油泵选型提供参考和借鉴。

不同阻尼板形式对圆筒型FPSO平台运动性能的影响

针对圆筒型浮式生产储卸油装置(FPSO)运动响应进行优化,提出带有2种新型垂荡抑制结构的圆筒型FPSO,即上扬边锋型圆筒FPSO和锯齿型圆筒FPSO。通过频域分析获得2种新型结构的幅频响应函数,初步对比判断2种新型结构运动性能的优劣,在此基础上,设计新型圆筒FPSO系泊系统并进行时域耦合分析,将计算结果与试验数据进行对比验证,在证实数值模拟准确性的同时分析新型结构的阻尼特性,得到较优的垂荡抑制结构形式。结果显示,所述的锯齿型垂荡抑制结构可有效减小纵荡和纵摇的运动幅值及幅值发生概率,降低纵荡和纵摇运动能量产生,改善整体运动性能。

FPSO转塔系泊止链器安装工艺与拖航固定设计

针对我国南海深水浮式生产储卸油装置(FPSO)转塔单点系泊的关键零件止链器,进行安装工艺过程设计模拟和拖航固定设计的有限元分析。结果表明:止链器集成安装的关键点是吊装过程通过姿态调整与锚链盘U型槽配合;满足止链器安装精度的核心是节圆柱与耳轴转动平稳;止链器拖航固定的张紧链是应力薄弱点,在选型设计中应保守考虑使用1根张紧链的工况。实际工程应用验证了止链器安装工艺与拖航固定设计方案满足可靠性要求,为南中国海类似工程提供了直接经验。

深水FPSO的牺牲阳极阴极保护系统设计

浮式生产储卸油装置(FPSO)的船体阴极保护系统是确保结构安全的重要系统。以某深水FPSO船体阴极保护系统为例,介绍其所属石油公司企业标准对海上浮式装置的牺牲阳极阴极保护的技术要求。FPSO总体设计采用了油舱段被“干式安全带”围绕保护的设计理念,减少FPSO船舱内部阳极的用量。基于DNV规范和企业标准要求,考虑腐蚀环境影响、阴极极化过程、阳极消耗、防腐蚀涂层破损和船舱内有限布置空间等因素,选定铝合金牺牲阳极的成分和尺寸;计算FPSO船体和水下悬挂设施所需的保护电流密度,确定FPSO船舱内部和舷外的阳极用量和布置,以满足FPSO船体28 a全寿命期内不进坞维修的设计要求。

基于专利分析的FPSO船型结构技术发展态势研究

以FPSO船型结构领域专利数据为分析对象,通过专利计量与分析的方法深入研究FPSO船型结构技术的发展态势和技术演化路径,为企业进行该领域的技术布局提供参考。研究结果表明:21世纪以来,FPSO船型结构技术快速发展,中国、美国和韩国在该领域技术发展较为成熟;FPSO船型结构技术演化经历了旧船改造、新概念FPSO和通用FPSO三个阶段,正朝着稳定性、经济性和便捷性方向不断改善和发展。

基于边缘云计算的FPSO现场生产运营数据平台

传统浮式生产储存卸货装置(FPSO)现场生产运营数据平台在动态生产运营过程中存在数据采集性能较低的问题,导致数据容量储存能力较差。引入边缘云计算技术,设计了一种新的FPSO现场生产运营数据平台。该平台采用B/S硬件架构,可为硬件与软件的高效运行提供稳定的环境。设计了生产运营数据采集模块,用于分析与挖掘数据潜在信息;依据边缘计算原理,设计了平台边缘云计算层,以获取数据的优先级值;设计了FPSO数据库,从而提高了平台数据存储与管理的安全性与便捷性。测试结果表明,该数据平台的数据存储容量与数据采集规模均高于传统平台,可行性较高。

适应南海海况的FPSO系泊系统设计与运动响应

为保障一艘多点系泊浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)在南海恶劣海况下的安全作业,设计外转塔式系泊系统,并对船体线型进行优化分析。基于三维势流理论,应用Wadam软件建立水动力计算模型,研究不同船型方案下的FPSO频域水动力性能,最终确定优选船型。通过时域耦合动力分析方法研究FPSO系泊船体在风、浪、流作用下的运动响应特性,对比船型优化前后的运动响应和系泊缆张力结果。计算结果表明,减小艉柱倾角、增大艏柱倾角能在一定程度上降低该型FPSO在南海的纵摇和垂荡运动响应,系泊系统设计满足船级社规范要求。

新型圆筒型FPSO运动抑制结构的优化设计

针对圆筒型浮式生产储卸油装置(FPSO)垂荡运动性能较差等问题,设计具有通海形式的延伸筒体与减动结构的新型圆筒型FPSO。通过建立水动力分析模型,对不同运动抑制结构模型的垂荡与纵摇的固有周期和运动响应幅值算子(RAO)进行数值计算,对运动抑制结构型式的延伸筒体和阻尼孔进行优化设计。在时域耦合分析中,结合我国南海环境,通过设计合理的系泊系统,得到新型圆筒型FPSO的运动的响应历程,并对系泊系统进行安全校核。结果表明,延伸筒体高15 m、阻尼孔直径1.0 m为优化后的构型,该构型能节约成本、满足项目设计要求以及南海百年一遇的生存工况。

圆筒型FPSO砰击预报模型及响应特性

考虑到砰击载荷的强非线性、随机性等特点,采用模型试验方法对圆筒型浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)受到波浪砰击作用的概率模型、环境激励规律进行研究。提出基于波面升高无因次化模型的方法,将少量的千年一遇和百年一遇砰击数据进行归一化拟合,以获得圆筒型FPSO的砰击载荷特性。结果显示,平台自身的运动对砰击概率有重要影响,且砰击发生概率加速阶段与砰击点的位置没有明显关系。随着砰击点位置的升高,圆筒型FPSO砰击载荷的量级总体呈上升趋势。由于圆筒型外翻结构的特点,与垂荡周期相近的谱峰周期海况所激发的砰击概率会提升。所构建的无因次化砰击概率模型和无因次化砰击载荷分布模型可对砰击载荷和砰击概率进行预测,并且模型可为长期模拟提供基础。

系泊缆水动力系数和波浪参数对FPSO运动的影响

作为海上油气开发的主要设施,浮式生产储油卸油平台(FPSO)受到了研究人员和工程技术人员的高度重视。依靠自开发的时域分析代码研究系泊缆水动力系数和波浪参数对FPSO运动的影响。为验证该代码的准确性,采用水动力分析通用软件—AQWA进行FPSO运动对比研究。在不规则波浪条件下,发现由代码和AQWA得到的结果吻合良好。并对FPSO运动做了系泊缆水动力系数和波浪参数的敏感性分析。结果表明,系泊缆水动力系数和波浪参数对FPSO的运动有较大影响。同时,由于转塔式系泊的配置,波频运动不受系泊线水动力系数的影响。该研究所得结论对于FPSO系统的初始设计具有一定的参考价值。

基于专利分析的FPSO输运系统技术演化路径分析

由于海运条件的不断变化及行业标准的提升,浮式液化天然气生产储卸装置(FPSO)输运系统技术仍需不断改进和完善。通过对国内外专利数据挖掘分析,深入研究该领域技术的演化态势,得到FPSO输运系统技术从外输系统的整体布局设计、管道布置与设计以及用于提升整体系统安全性和稳定性的外携装置设计发展路线,可为企业和相关科研人员在该领域的技术布局和研发方向提供战略决策依据。