Time-domain Analysis of FPSO-tanker Responses in Tandem Offloading Operation

Problems experienced during Floating Production, Storage and Offioading （FPSO） tandem offloading operations were investigated. The aim of this research was to improve the reliability of such systems, and it needed a means to assess them. Time-domain simulation and analysis of offioading systems was performed using the multi-body mooring software ARIANE 7.0. Hydrodynamic interaction between the vessels was considered. The responses of the offioading system in different loading cases, different parameters of offioading hawsers and the effects of challenging environmental conditions were calculated. There was a focus on the problems of relative motion between the two bodies and its effects on the intensity of hawser forces. Minimum relative distance, maximum relative headings and maximum tension in the hawsers of offloading systems were obtained by time-domain analysis. The time-domain analysis was effective and comparative study can be used to optimize parameters of the system and extend operating limits.

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.

FPSO生活楼模块吊排结构强度与优化

针对浮式生产储卸油轮(FPSO)生活楼模块整体吊装安全需求,开展FPSO生活楼模块整体吊装过程中吊排结构型式与强度优化设计研究。基于板式吊排结构强度校核理论,利用有限元分析软件ABAQUS参数化建模对吊排强度进行分析,提出吊排结构优化流程;通过迭代计算,对不同承载能力的吊排结构进行优化定型。研究结果表明:优化定型后的吊排结构质量小于原始结构质量,在结构强度允许范围内,实现了整体结构的轻量化,研究结果可为整体式吊排结构设计提供一定参考。

南海深水FPSO模块支墩设计与分析

针对中国南海海况恶劣,浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)在南海服役多年后,少数支墩由于建造工艺出现裂纹问题,以南海某深水FPSO为研究对象,对常用箱式支墩形式进行改进优化设计。运用有限元方法对箱式模块支墩和改进后的丰字形模块支墩与十字交叉带裙边支墩进行评估,对不同支墩形式进行强度分析、变形分析和疲劳分析,并对不同支墩的工艺进行综合对比,结合工程实践和有限元计算,给出支墩推荐设计方案。结果表明,优化后的十字交叉带裙边支墩结构强度和疲劳均优于箱式支墩,同时还具有便于加工组装的特点,最终选定十字交叉带裙边支墩方案。

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。

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.

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。

Material Selection for Hawsers for a Side-by-side Offloading System

In order to provide a theoretical guide for choosing the material for the hawsers for the FPSO side-by-side offloading system, which is moored by the yoke system, the 3D potential flow theory and full coupled time-domain analysis are presented to study the dynamic response of the offloading system. The MingZhu FPSO offloading system in the field BZ25-1 is simulated here; and four different characteristic fiber ropes are used as the material for the hawsers. To acquire an accurate hawser line tension, the polynomial fitting method is used to calculate the nonlinear stiffness of the hawsers. By comparing the hawser lines＇ tension and the relative motion between the FPSO and the shuttle tanker, a suitable material for the hawser lines is chosen and discussed in this paper. The results indicate that the nonlinear stiffness characteristic of the fiber rope has a small effect on the relative motion of the vessels, but the hawser lines＇ tension is greatly influenced by the different characteristics of the fiber ropes. The hawser lines＇ tension with nonlinear stiffness is in accordance with the one with the upper and lower bound linear stiffness, which proves this method of fitting the fiber ropes＇ nonlinear stiffness is reasonable and reliable.

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%。

缆绳破断条件下FPSO码头系泊系统安全性分析

为研究浮式生产储卸油船(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)在码头舾装期间系泊系统的安全性,对某30万吨级FPSO的码头系泊系统在台风条件下单系泊缆破断后的安全性进行分析。基于模拟结果,分别计算了受力最大和受力第二大的缆绳破断后,码头系泊系统中剩余缆绳的张力和安全系数。结果表明:缆绳破断后,剩余缆绳的安全系数总体是减小的,但有部分剩余缆绳的最小安全系数有明显的上升;在系泊系统完整和破断条件下,安全系数最小的缆绳均为同一组缆绳;在一根缆绳破断后,码头系泊系统仍具有足够安全性。研究成果可为FPSO码头系泊系统安全评估提供一定参考。

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。

浅水效应及其对软刚臂单点泊FPSO安全影响研究

浮式生产储油装置(FPSO)作为海上油气开发的重要设施,确保其结构强度和完整性对于在海洋环境下开展原油集输至关重要。基于势流理论,对目标FPSO进行频域分析,研究浅水效应对船体水动力特性的影响,以及不同水深下船体的固有周期和运动幅值响应算子等水动力特性的变化趋势。结果表明,目标FPSO工作水域水深较浅时,船体垂荡、横摇和纵摇固有周期均增大;在不同水深具有相同吃水比时,除了垂荡和纵摇外,其他自由度响应均随水深吃水比的增大而减小。

FPSO坞内轮机工程施工要点分析

浮式生产储油船(FPSO)部分施工作业需进坞完成。由于各专业在坞内的施工工程繁杂且集中,在规定坞期内完成高精度、高强度的FPSO工程施工作业,相关生产计划制定及方案实施执行就显得尤为重要。文章通过分析某FPSO项目轮机坞内工程SLWR管及下吸入口定位安装试压施工难点和相关作业策划实施,对同类型项目坞内轮机工程施工进行了探讨,并对具体施工关键要点提出了针对性建议。

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。

水深对超大型FPSO运动响应与波浪载荷的影响

使用挪威船级社(DNV)的SESAM程序系统计算了不同水深时超大型浮式生产储油系统(FPSO)的运动与波浪载荷传递函数,并对船舯弯矩进行了长期预报.结果表明,在波长船长比为0.1～1.0内,随着水深的变浅,垂荡、纵摇和横摇运动幅值减小,船舯弯矩幅值增大,而且水越浅,船舯弯矩值增大也越明显.

单点系泊FPSO与油轮串靠外输时的水动力干扰及运动特性研究

文中利用水动力分析软件AQWA研究了单点系泊FPSO(floating production,storage and offloading system)与油轮串靠外输时的水动力干扰及不同内转塔位置下串靠外输系统的运动响应,分析了不同转塔位置对FPSO风标效应及外输安全性的影响.计算结果表明串靠外输时两船的装载情况对水动力干扰影响较大,低频波浪入射时串靠驳船的存在对FPSO二阶漂移力的影响较大,不同的转塔位置对FPSO-油轮系统风标效应存在显著影响.文中计算的4种工况中,FPSO内转塔位置距船艏约25%船长处最合理,风标效应较强且外输安全性较高.文中的计算及分析结果对内转塔式FPSO及外输系统的设计具有一定指导意义.

水深对超大型FPSO水弹性响应的影响

结合三维势流理论和有限水深复合格林函数,计算了浅水超大型浮式生产储油系统(FPSO)水弹性响应.该方法首先实现有限水深复合格林函数及其偏导数的数值算法,将其根植于三维势流理论中,形成了用于浅水海洋浮式结构物三维水弹性分析的方法.本文对一艘浅水超大型FPSO进行了数值计算,计算结果表明,船体的振动效应对不同波浪载荷产生不同的影响.