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圆筒型海洋平台及张紧式系泊系统耦合水动力分析

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船海工程 2015年第B11期44卷 189-192页

作者：薛洪志张圆缘南通中远船务工程有限公司江苏南通226006

以圆筒型生活平台为算例，基于AQWA模块进行频域和时域范围内的水动力分析，结果表明：圆筒型平台在纵、横荡响应具有明显的低频特性，而垂荡响应受波浪频率的影响较大且与浪向角无关；张紧式系泊系统能够有效降低平台的水平运动响应，... 详细信息

以圆筒型生活平台为算例，基于AQWA模块进行频域和时域范围内的水动力分析，结果表明：圆筒型平台在纵、横荡响应具有明显的低频特性，而垂荡响应受波浪频率的影响较大且与浪向角无关；张紧式系泊系统能够有效降低平台的水平运动响应，但也会影响平台垂荡响应，故在平台设计过程中应该减少横、纵剖面面积和增加垂荡板结构以减缓平台的动力响应。

关键词：圆筒型平台水动力分析张紧式系泊系统

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深水浮式平台张紧式系泊系统设计分析

深水浮式平台张紧式系泊系统设计分析

作者：李欣哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

深水浮式生产平台(FPS-Floating Production System)是具备深海油气钻井、生产、贮藏、外输等功能的半潜式平台。FPS在超深水作业情况下,往往采用张紧式系泊系统来定位。张紧式系泊系统由于其锚链采用的是聚酯纤维缆等新型材料,重量轻... 详细信息

深水浮式生产平台(FPS-Floating Production System)是具备深海油气钻井、生产、贮藏、外输等功能的半潜式平台。FPS在超深水作业情况下,往往采用张紧式系泊系统来定位。张紧式系泊系统由于其锚链采用的是聚酯纤维缆等新型材料,重量轻、强度大,更适合于深水作业,近年来得到了广泛的应用。目前,虽然有专门的纤维缆设计规范,但多为概念和相关衡准,缺乏详细的设计流程,此外,对张紧式系泊系统的静力应力应变关系以及非线性的问题研究十分有限。本文以某一 FPS为例,研究探讨了张紧式系泊系统的设计方法,主要研究内容如下:(1)针对张紧式系泊系统的特点,根据API规范中的相关要求,借鉴了已有的工程经验,提出了一套适用于张紧式系泊系统的设计方法,并确定了设计流程:先初步设计系泊方案,进行分析校核,再通过系泊参数优化,最终设计优化方案,进行评估分析。根据这套张紧式系泊系统的设计方法,为浮式平台设计并优化了系泊方案。(2)基于传统的悬链线理论,结合纤维缆的应力应变关系,建立了非线性系泊缆静力平衡方程,编写了计算程序,并进行了算例验证。检验系泊方案初步设计的合理性,并进一步对目标平台的最佳井口布置方位展开研究,为以后的动力分析提供了参考依据。(3)综合应用静力分析、频域水动力分析、时域耦合分析以及非线性耦合分析等计算方法,研究了张紧式系泊浮式平台运动响应及张力特性分析方法,对典型的系泊设计方案进行了评估。(4)详细分析了预张力大小和倾角、系泊线夹角和数目以及导缆孔的位置等参数对系泊性能的影响,优化系泊设计方案,并对最终方案进行了计算,并对计算结果予以分析。

关键词：张紧式系泊系统静力平衡水动力计算非线性耦合分析参数优化

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深水张紧式系泊系统疲劳分析

深水张紧式系泊系统疲劳分析

作者：霍家明中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

深水油气开采提高了对浮体定位装置的要求,依靠合成纤维缆绳轴向恢复力来控制偏移的张紧式系泊应用越来越广泛。系泊系统在海洋循环载荷作用下,不可避免地产生疲劳损伤,且合成纤维缆绳在运输和安装中,易发生磨损,因此实际工程中必须考... 详细信息

深水油气开采提高了对浮体定位装置的要求,依靠合成纤维缆绳轴向恢复力来控制偏移的张紧式系泊应用越来越广泛。系泊系统在海洋循环载荷作用下,不可避免地产生疲劳损伤,且合成纤维缆绳在运输和安装中,易发生磨损,因此实际工程中必须考虑缆绳破损对疲劳分析的影响。本文结合国内外破损缆绳力学特性研究、系泊计算和疲劳分析方法,利用缆绳时域动力分析和材料疲劳T-N曲线,提出了破损缆绳等效模型和缆绳疲劳分析模型,对聚酯缆绳张紧式系泊疲劳和高强聚乙烯张紧式系泊疲劳进行了研究。首先利用Python编程雨流计数法,为准确处理张力时间曲线,提取有效载荷范围和循环次数提供基础,并验证程序的正确性;利用水动力分析原理及系泊疲劳分析相关理论分别建立系缆动力响应模型和系泊系统疲劳计算模型,处理系缆时域动力分析输出的张力时间曲线,输出缆绳疲劳损伤;分析合成纤维缆绳破损前后力学特性的变化情况,结合有限元仿真原理,等效模拟破损缆绳,将其作为参数之一输入破损缆绳动力响应模型;针对某南海半潜式平台,设计聚酯缆绳系泊和高强聚乙烯系泊,利用AQWA软件建立平台—系泊耦合有限元分析模型,并将工作海况离散成64个短期海况,选取典型海况,控制环境载荷方向一致,计算出不同系泊系统中张力极值第一大和第二大的缆绳;利用系泊疲劳分析模型,对两套张紧式系泊中承受载荷最大和第二大缆绳,进行疲劳分析并计算疲劳寿命,考察导缆孔处缆绳破损度S、系泊系统预张力T对疲劳损伤的影响;最后利用正交试验进行系泊疲劳参数敏感性分析,分析破损度以及预张力对张紧式系泊系统疲劳的影响大小。本文在张紧式系泊疲劳分析中,发现聚酯缆绳系泊和高强聚乙烯系泊疲劳规律相同,即在不同系泊系统中,承受载荷越大的缆绳,其疲劳损伤越大;当导孔处缆绳破损度S相同时,预张力越大,系泊疲劳损伤越大;当系泊预张力T相同时,缆绳破损度越大,系泊疲劳损伤越大;正交试验法得出,缆绳破损度该因素对应的疲劳损伤均值极差小于预张力对应的疲劳损伤均值极差,表明预张力对系泊疲劳的影响比缆绳破损度对疲劳的影响大。本文通过对两种缆绳材料不同的张紧式系泊系统疲劳的研究,为深水系泊工程应用提供参考和借鉴。

关键词：张紧式系泊系统疲劳分析缆绳破损度

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深水Spar平台的张紧式系泊系统性能研究

深水Spar平台的张紧式系泊系统性能研究

作者：张殿航哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

Trussspar平台是深水海洋开发中常用的平台,中间舱段采用桁架式结构,不但节省用钢量,同时具有更好的稳性。张紧式系泊系统具有系泊半径小、总重量轻、防腐蚀性能好等特点得到广泛应用。本文以Truss spar平台为研究对象,将南海2000m水深... 详细信息

Trussspar平台是深水海洋开发中常用的平台,中间舱段采用桁架式结构,不但节省用钢量,同时具有更好的稳性。张紧式系泊系统具有系泊半径小、总重量轻、防腐蚀性能好等特点得到广泛应用。本文以Truss spar平台为研究对象,将南海2000m水深目标海域环境参数统计值作为设计海况,一方面针对张紧式系泊系统进行性能分析,结合工程经验及平台布局优选系泊系统参数完成方案设计;另一方面确定了半张紧式系泊系统布置方案并与张紧式系泊系统进行性能对比。通过耦合计算,在系泊系统动力特性影响参数、系泊方式、方案优选思路等方面的进行了研究,探索了平台运动响应与系泊系统动力响应的变化规律,为今后南海Truss Spar平台系泊系统择优确定设计方案提供技术建议与工程参考。在进行频域分析时,为准确获得平台水动力参数,考虑了月池内部流体的影响,同时引入TUBE单元及DISC单元进行等效处理,并结合AQWA NAUT模块计入硬舱、软舱及垂荡板的阻尼对垂荡运动的影响。将数值计算结果与平台固有周期比较发现,结果合理可靠。然后对Truss Spar平台张紧式系泊系统进行初步设计,采用锚链-聚酯纤维缆-钢链三段材料组合方式布置。在进行时域耦合动态模拟时,依据API RP 2SM规范,结合BRIDON材料属性,采用安装刚度计算平台位移,采用风暴刚度计算系泊系统受力。在设计系泊系统时,将参数按照对材料成本影响大小排序,依次分析了顶张角、导缆孔高度、分段长度、直径、根数、布置方式及组内夹角对平台运动响应及系泊线动力响应的影响,结合平台布置逐步深入优选方案。所设计的方案能够较好控制成本,性能优良。最后得到四种海况张紧式系泊系统在完整与破损条件下,系泊线受力与平台的六自由度位移结果,均满足设计规范要求。在此基础上完成半张紧式系泊系统设计,然后着重对比两种系泊方式平台的运动响应。通过叠加水平运动轨迹,可明显看出张紧式系泊系统对应的平台位移远小于半张紧式,水平位移半径极值减小50%以上。并且在系泊系统破损条件下对位移控制能力比半张紧式强,可有效控制平台低频慢漂运动。

关键词： Truss Spar 水动力性能时域耦合动态分析张紧式系泊系统

不同系泊缆组合对FLNG单点系泊系统特性的影响

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中国海上油气 2021年第5期33卷 175-181页

作者：张鼎徐阳光中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

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... 详细信息

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。

关键词： FLNG 单点系泊系统系泊特性钢缆聚酯缆悬链线式系泊系统张紧式系泊系统时域计算

基于静特性分析的浅海新型FPSO多点系泊系统设计

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中国造船 2013年第A2期54卷 71-78页

作者：王天英中石化石油工程设计有限公司东营257026

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，... 详细信息

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。

关键词： FPSO 张紧式系泊系统悬链线系泊系统静力特性浅水

浅海新型FPSO-IQFP多点系泊系统设计研究

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海洋工程 2014年第3期32卷 89-95页

作者：王天英中石化石油工程设计有限公司山东东营257026

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... 详细信息

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。

关键词： FPSO 张紧式系泊系统悬链线系泊系统静力特性浅水

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深海半潜式平台系泊系统设计研究

中国海洋平台 2011年第2期26卷 43-48页

作者：陈新权谭家华上海交通大学上海200030

概述了张紧式系泊系统的研究方向和设计方法,针对一深海半潜式平台,设计了三段式系泊缆,通过对各种系泊方式的静力分析比较,确定了该平台的系泊方式。

关键词：张紧式系泊系统聚酯缆半潜式平台静力分析

基于静特性分析的浅海新型FPSO多点系泊系统设计

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基于静特性分析的浅海新型FPSO多点系泊系统设计