检索结果-内蒙古大学图书馆

舰船科学技术 2022年第14期44卷 100-106页

作者：琚选择李自力董宝辉孟宪武黄曙光中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东省油气储运安全省级重点实验室山东青岛266580 海洋石油工程股份有限公司设计院天津300451

以某深水浮式生产储卸油装置(FPSO)单点系泊系统为研究对象,对该系泊系统的主轴承疲劳寿命进行了机械工程与海洋工程的交叉研究。建立主轴承的力学分析模型,给出基本额定动载荷、当量动载荷和基本额定疲劳寿命计算方法。同时建立系泊性... 详细信息

以某深水浮式生产储卸油装置(FPSO)单点系泊系统为研究对象,对该系泊系统的主轴承疲劳寿命进行了机械工程与海洋工程的交叉研究。建立主轴承的力学分析模型,给出基本额定动载荷、当量动载荷和基本额定疲劳寿命计算方法。同时建立系泊性能分析模型,得到设计极端工况(100-yr-RP)和设计生存工况(1000-yrRP)下,对单点系泊主轴承的作用力和力矩以及在30年寿命期内由FPSO首摇将完成的等效转数。结果表明,单点系泊主轴承滚柱和滚道的循环应力引起滚道和滚动单元的疲劳脱落是考虑重点,通过计算受力最恶劣的主轴承支持滚道的基本额定疲劳寿命L为197年,远超30年免维护的要求,具有6.57倍的安全系数,满足深水FPSO单点系泊主轴承设计预期要求。

关键词：海洋石油工程浮式生产储卸油装置转塔系泊系统风向标主轴承

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基于风险的检验在FPSO设备管理中的应用

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石油化工设备 2010年第3期39卷 79-81页

作者：许涛谭家翔王胜刘俊涛钱瑞锋中海油能源发展采油服务公司天津300452

简要介绍了基于风险的检验的技术方法及其分析过程,分析了在浮式生产储卸油装置设备管理中实施基于风险的检验的必要性和可行性,并对其应用前景进行了展望。

关键词：基于风险的检验浮式生产储卸油装置设备管理应用

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软刚臂系泊FPSO水动力响应研究

软刚臂系泊FPSO水动力响应研究

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作者：李欣上海交通大学

学位级别：博士

FPSO是FloatingProductionStorageandOffloadingSystem的英文缩写，中文称为浮式生产储卸油装置。随着近年来石油开采的如火如荼，FPSO在解决海上油田的开采和储存问题上越来越受到国内外生产企业和研究机构的重视，发展迅速，广泛应用... 详细信息

FPSO是FloatingProductionStorageandOffloadingSystem的英文缩写，中文称为浮式生产储卸油装置。随着近年来石油开采的如火如荼，FPSO在解决海上油田的开采和储存问题上越来越受到国内外生产企业和研究机构的重视，发展迅速，广泛应用在世界各地的海上油田中。在世界范围内海上主要产油区，有100多座FPSO浮式生产系统正在投产运行，超过了所有其他浮式生产系统的总和。FPSO是世界海上石油开发的创新技术，其装置投资省、建造周期短、安装费用低、迁移方便、可重复使用，几乎适用于所有水深，是当今世界石油开发的主流方式，在能源消耗与日俱增的今天，FPSO的发展对海洋石油的钻探、开发及生产有着重要的意义。\n 我国的渤海湾有丰富的油田资源，但其大部分为浅水油田。浅水对FPSO的影响，有一定的特性。环境条件对FPSO的安全性和作业效率有着很大的影响。很多的学者对FPSO进行各方面研究，以使其适用于更多海域，但研究大多数针对深水油田；国内外有关浅水FPSO的研究极少，特别是浅水软刚臂系泊超大型FPSO的数值模拟，由于特殊系泊方式以及船底与海底间的小间隙带来特殊复杂的水动力特性，国内外相关研究报道罕见。对于我国丰富的浅水油田，需要做大量的研究来预报FPSO在浅水中的运动和系泊系统的受力，安全性以及对其性能的优化。应用现有的理论对浅水中FPSO进行研究，对我国近海油田开发具有重要而深远的意义。\n 本论文为国家863重大专项《渤海大油田勘探开发关键技术》中《浅水超大型浮式生产储油系统关键技术》课题的一部分，主要为软刚臂系泊FPSO在浅水中的应用提供理论依据，采取理论分析，数值计算与模型试验相结合的研究方法，分析研究FPSO在浅水海域百年一遇环境条件下的运动，系泊力及碰底情况，考虑其安全性，稳定性的问题。\n 首先应用三维势流理论计算FPSO在浅水深单位波高规则波下各个频率浪向的水动力参数，研究FPSO的水动力参数随水深吃水比的变化规律，包括附加质量，阻尼系数，一阶波浪力，二阶平均波浪力等，得到附加质量随着水深吃水比的减小，即船底与海底间隙的减小，呈现增大的趋势，特别是垂荡、横摇和纵摇三个方向的附加质量增大的幅度非常大，因而在浅水环境下，垂荡、横摇和纵摇运动幅度也必将有较大的缓和；阻尼系数随着水深吃水比的减小，总体上为增大趋势，这一规律在低频时尤为明显，而且浅水时的阻尼系数比深水时有明显的增加；一阶波浪力随着吃水的变化，规律不明显；平均波浪漂移力随着吃水的增大，均呈现增加的趋势；水平面内的运动纵荡、横荡和首摇在频域下的运动响应随着水深吃水比的变化较小，而其他三个波频运动横摇纵摇和垂荡则随着水深吃水比的减小而明显减小，这些结果与之后对浅水效应的研究结果相一致。\n 结合多刚体动力学的分析方法，建立了软刚臂系泊系统的纵向和垂向的动力方程，进行受力分析，并将实验实测得到的运动代入动力方程中计算得到转塔上的系泊力与实验实测的系泊力进行对比，以验证动力方程与计算程序的正确性，二者对比的结果吻合良好，动力分析方法正确，可应用于对系泊系统的模拟。\n 应用时域模拟的方法，建立运动方程，计算在海洋环境条件下的环境力，并将系泊系统的动力方程与运动方程进耦合和分析，模拟整个系统在环境条件下的运动、系泊力以及在运动中船底与海底的间隙，并将结果与实验得到的数值进行对比，二者吻合良好，因此通过以上方法进行的数值计算，可以用来预报软刚臂系泊FPSO系统在海洋环境条件下运动，其结果可靠，进而对系统在浅水中的特性作进一步的研究，分析浅水中水深吃水比变化时，FPSO的运动及系泊力的变化。得到水深不变时，波频运动随着吃水的增大，即船底与海底的间隙的减小而明显呈减小的趋势，此现象也称作浅水效应，虽然船底与海底的间隙很小，但运动的幅度亦随之减小，因此在水深变浅时并不容易发生碰底的现象。通过浅水效应的应用，可以对FPSO的船型进行优化，适当增大吃水，增大储油量。\n 针对渤海浅水BZ25-1油田的具体情况，应用以上的分析，以BZ25-1的FPSO为例进行了数值模拟，并在海洋工程国家重点试验水池进行试验研究，详尽研究整个系统在浅水中的水动力响应。BZ25-1的FPSO采用原有的QHD32-6油田FPSO的设计，而是应用到更浅水的海域，但保持原有的吃水不变。为此，研究其安全性及可能性，通过数值模拟计算和模型实验，找到该FPSO的临界吃水，并对其在百年一遇海洋环境条件下的运动、系泊力及是否触底的问题展开分析，研究“改变船型加大吃水”对其运动和触底等安全性的影响，以达到增加储油量，提高经济效益的目的，解决实际问题。为寻找FPSO船底与海底的最小作业间隙，调整FPSO吃水分别为12.34m、13.7m、14.0m、14.2m、14.

关键词：浮式生产储卸油装置软刚臂系泊水动力特性海上油田

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深水FPSO系泊吸力桩预埋链反悬链线设计

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油气储运 2022年第7期41卷 840-846页

作者：琚选择李自力崔淦董宝辉王江宏孟宪武中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院·山东省油气储运安全重点实验室海洋石油工程股份有限公司设计院

FPSO是中国南海深水油田开发的主力模式,其单点系泊系统可靠性要求高。为此开展深水FPSO单点系泊吸力桩反悬链线设计研究,基于海床土壤特性及土力学机理,建立完整的吸力桩反悬链线数理模型,并给出反悬链线松弛量计算方法。基于不同船级... 详细信息

FPSO是中国南海深水油田开发的主力模式,其单点系泊系统可靠性要求高。为此开展深水FPSO单点系泊吸力桩反悬链线设计研究,基于海床土壤特性及土力学机理,建立完整的吸力桩反悬链线数理模型,并给出反悬链线松弛量计算方法。基于不同船级社规范中的系泊荷载条件,开展了设计生存工况(1000-yr-RP)与设计极端工况(100-yr-RP)的系泊分析,得到海底系泊载荷。以中国南海某深水FPSO工程为研究对象,预埋链反悬链线及松弛量的设计评估结果表明:该FPSO系泊吸力桩预埋链反悬链线张力载荷范围10254~14075 kN,载荷角度范围16.2°~30.1°,预埋链水平投影距离47.33~80.30 m。不同规范的计算结果较接近,起到相互验证作用。设计结果可为类似的FPSO工程提供借鉴经验。(图7,表4,参24)

关键词：海洋石油工程浮式生产储卸油装置转塔系泊系统吸力桩预埋链反悬链线

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基于结构可靠性的锚泊辅助动力定位滑模控制

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船舶工程 2020年第8期42卷 91-96页

作者：王元慧李子宜张晓云张潇月哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨150001 哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所哈尔滨150078

针对长期定位在深海恶劣海况下的浮式生产储卸油装置(FPSO)的作业安全问题,提出一种基于缆线结构性的锚泊辅助动力定位滑模控制方法。通过引入结构可靠性因子表征锚泊系统缆线的安全,在此基础上设计一种新型滑模控制器;通过控制结构可... 详细信息

针对长期定位在深海恶劣海况下的浮式生产储卸油装置(FPSO)的作业安全问题,提出一种基于缆线结构性的锚泊辅助动力定位滑模控制方法。通过引入结构可靠性因子表征锚泊系统缆线的安全,在此基础上设计一种新型滑模控制器;通过控制结构可靠性因子和艏向达到FPSO锚泊辅助定位目的,并证明系统的稳定性。通过一系列的仿真试验,证明提出的基于结构可靠性的滑模控制器的有效性、安全性和节能性。

关键词：浮式生产储卸油装置锚泊辅助动力定位结构可靠性因子滑模控制

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海上FPSO上部模块T型管流固耦合振动特性分析

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船舶工程 2024年第11期46卷 52-63页

作者：吴海燕毛涵宇丁东宇刘经京余龙上海交通大学海洋工程全国重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

在海上风浪作用下,浮式生产储卸油装置上部模块的典型T型管道受风载影响,同时还与船一起在风浪中耦合运动,该管道的振动特性分析是一个难点。针对这一问题,对典型T型管道的振动特性进行数值模拟研究。结合谐波叠加法获得API风谱下的风... 详细信息

在海上风浪作用下,浮式生产储卸油装置上部模块的典型T型管道受风载影响,同时还与船一起在风浪中耦合运动,该管道的振动特性分析是一个难点。针对这一问题,对典型T型管道的振动特性进行数值模拟研究。结合谐波叠加法获得API风谱下的风速时程曲线,作为流域的入口条件;计算浮式生产储卸油装置在风浪中的运动响应,将所得加速度以加速度场形式作用到管道;基于双向流固耦合方法计算T型管在风浪环境中的响应,研究不同工况条件对管道振动特性的影响。结果表明,风载荷作用下T型管支管以沿风向的振动为主,且API谱风下的管道位移、应力较定常风下的管道位移、应力远远增大;在相同风载荷且不同加速度载荷作用下,管道位移变化较小,管道所受应力与风向相关,在背风位置,管道应力较未施加加速度载荷工况减小,而其余位置均增大,管道应力受沿船体横向和纵向加速度影响较大。风浪的存在对管道振动有着显著影响,研究结果可以为管道的应力分析和强度校核提供参考和理论依据。

关键词：浮式生产储卸油装置典型海上风谱流固耦合管道振动

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FPSO原油外输安全保护系统集成设计技术

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船海工程 2016年第5期45卷 39-41页

作者：韦涛范旭牛志刚中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司天津300452

结合FPSO原油外输安全保护系统的必需性,介绍安全保护系统设计原则,即监测、预测、预警,FPSO原油外输安全保护系统系统构成,船舶位置、姿态、速度与航向角度预测计算原理,以及FPSO、提油船坐标转换方法,通过实际应用说明该系统能够保证... 详细信息

结合FPSO原油外输安全保护系统的必需性,介绍安全保护系统设计原则,即监测、预测、预警,FPSO原油外输安全保护系统系统构成,船舶位置、姿态、速度与航向角度预测计算原理,以及FPSO、提油船坐标转换方法,通过实际应用说明该系统能够保证原油外输的安全可靠性。

关键词：浮式生产储卸油装置原油外输安全保护系统提油船预警

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渤海某油田海底管线老设施再启用

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油气田地面工程 2012年第3期31卷 31-33页

作者：蔡丽丽栾湘东屈长龙中海油能源发展股份有限公司中海石油炼化有限责任公司中海石油气电集团技术研发中心

渤海某海上油气田设施包括南、北平台,两平台至单点系泊的2条1.7 km的海底管线和一条FPSO,设计寿命为20年。取原海底管线腐蚀最为严重的立管段进行腐蚀分析及腐蚀速率测试,进而评估该两条管道重新启用的可行性、安全性以及剩余寿命。试... 详细信息

渤海某海上油气田设施包括南、北平台,两平台至单点系泊的2条1.7 km的海底管线和一条FPSO,设计寿命为20年。取原海底管线腐蚀最为严重的立管段进行腐蚀分析及腐蚀速率测试,进而评估该两条管道重新启用的可行性、安全性以及剩余寿命。试验采用40%水和60%油体系、5%水和95%油体系,模拟1989～1994年输送介质和海底管线重新启用后介质,检测了腐蚀速率并估算剩余寿命,估算表明海底管线重新启用后寿命为153.4年。通过一系列腐蚀分析及剩余寿命估算研究,充分表明原油气田海底管线完全具备重新启用条件。2004年,该油田上述两条原有海底管线重新投入使用,截至目前运营情况良好。

关键词：海底管线浮式生产储卸油装置腐蚀速率再启动剩余寿命

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深水主动式截断系泊系统静动力特性研究

深水主动式截断系泊系统静动力特性研究

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作者：朱耀文哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

深水浮式平台及其系泊系统等设施的设计离不开海洋工程水池模型试验的验证，然而由于试验水池尺寸有限，无法进行常规缩尺比下的模型试验。已有解决方案中的被动式混合模型试验方法被广泛使用，但是在大水深截断情况下，该方法实现截断... 详细信息

深水浮式平台及其系泊系统等设施的设计离不开海洋工程水池模型试验的验证，然而由于试验水池尺寸有限，无法进行常规缩尺比下的模型试验。已有解决方案中的被动式混合模型试验方法被广泛使用，但是在大水深截断情况下，该方法实现截断前后系泊系统的动态特性相似仍存在一定困难。因此，以作业于1200m水深的某浮式生产储卸油装置(FPSO)及其系泊系统为研究对象，本文提出了一种基于神经网络的系泊系统主动式混合模型试验数值仿真方法。　　本文使用BP神经网络进行系泊线截断点运动响应的预报，以加快系泊线动态特性的计算效率，其有助于主动式截断方法的实现。为了验证神经网络模型的可行性，首先对单根系泊线顶端施加运动激励，包括单自由度运动激励和双自由度运动激励，随后，对整个系泊系统施加外部环境荷载，并分别使用神经网络模型与OrcaFlex软件计算系泊线截断点处的运动响应。对比两者计算结果，验证了该神经网络模型具有预报系泊线截断点运动响应的能力。另外，通过对比两种方式所耗费的计算时间，可以得出神经网络模型有着更高的计算效率。　　随后，基于神经网络模型构建了主动式混合模型试验的数值仿真模拟，分别对系泊系统中的单根系泊线以及单组系泊线进行截断，研究了该方法在不同环境条件下的可行性。在使用OrcaFlex软件进行主动截断的仿真过程中，通过Python外部函数提取FPSO六自由度运动数据，以此作为神经网络的输入参数，再调用MATLAB中已经训练完成的神经网络模型，进行系泊线截断点运动响应的预报。通过执行机构将所得各个方向的分力施加到系泊线截断点上，如此循环往复，从而完成整个主动式截断数值仿真过程。最后，分析了主动式截断与全水深下的系泊系统动态特性和浮式平台运动响应，初步验证了该FPSO系泊系统主动式截断仿真的可行性。　　总之，主动式混合模型试验的实现需要使用高灵敏度的传感器、快速准确的仿真模型以及执行机构等。本文通过神经网络模型计算系泊线截断点运动响应，构建主动式截断仿真过程，希望能够为相关方向的研究提供一定的参考。

关键词：浮式生产储卸油装置系泊系统主动式混合模型试验神经网络

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FPSO旁靠系统的时域运动分析及连接方式比选

FPSO旁靠系统的时域运动分析及连接方式比选

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作者：罗航大连理工大学

学位级别：硕士

随着海洋油气开采逐步走向深远海，浮式生产储卸油装置（ Floating Production Storage and Offloading, FPSO）被广泛应用，且工程上常采用高效率的旁靠油轮外输方式进行油气运输，其作业安全性受系泊系统、旁靠距离、连接系统等影响... 详细信息

随着海洋油气开采逐步走向深远海，浮式生产储卸油装置（ Floating Production Storage and Offloading, FPSO）被广泛应用，且工程上常采用高效率的旁靠油轮外输方式进行油气运输，其作业安全性受系泊系统、旁靠距离、连接系统等影响显著。本文以FPSO 旁靠外输系统为研究对象，对 FPSO 的单点系泊系统进行安全校核，建立 FPSO旁靠外输系统的频域和时域计算模型，分析其水动力响应特性，并对不同连接方式下的系统作业安全进行评估。　　首先，根据BV规范，对100、500 年一遇环境海况进行组合得到设计工况;采用半耦合方法对设计工况进行扫掠分析，筛选出不利工况后再采用全耦合方法进行精细分析，得到最危险的缆绳张力，评估其安全系数为 1.814，满足规范所规定的最小安全系数要求。　　其次，通过水动力分析软件AQWA建立不同旁靠距离的FPSO穿梭油轮耦合水动力分析模型，计算得到浮体的水动力参数、波浪激振力与运动响应幅值算子，结果表明，不同旁靠距离对水动力参数的影响本质上是其间距变化导致船体之间流体共振频率改变而产生的，随着旁靠距离的增加对应的共振效应会减弱其影响也逐渐减小。　　然后，基于Cummins理论，建立FPSO旁靠外输系统时域动力学方程，并利用Matlab编写计算程序，通过直接卷积的方法计算迟滞函数与速度乘积的卷积积分，并考虑环境荷载、连接系统、系泊系统的作用，采用四阶龙格-库塔法进行时域运动响应的迭代求解;通过建立两个方箱的时域运动响应计算模型并将结果与水池试验进行对比，验证本文所建立时域动力学方程计算的准确性。　　最后，针对不同连接形式、不同旁靠距离，研究在规则波作用下的系统动力响应特性，结果表明，旁靠距离变化使船体间产生的不同相位差是船舶相对运动响应产生变化的主要因素;连接刚度变化仅在横荡自由度影响较大，其余自由度响应对刚度的变化并不敏感，并且横荡方向刚度对横荡运动的影响与波浪周期密切相关;此外，针对不规则波浪工况下的运动响应进行计算，给出波浪参数与各自由度最大相对运动的对应关系图，以此为基础可实现不同海况作业安全的快速评估。

关键词：海洋油气浮式生产储卸油装置旁靠外输系统时域运动连接方式

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