隨著FPSO及軟剛臂單點(diǎn)系泊系統(tǒng)運(yùn)營年限的增加，單點(diǎn)系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)了一些事故，給作業(yè)油田的安全生產(chǎn)帶來了重大影響。目前，多數(shù)單點(diǎn)事故發(fā)生的原因尚未明確，為單點(diǎn)系統(tǒng)的故障修復(fù)、運(yùn)營檢測等工作帶來了一定的困難。因此，需要結(jié)合作業(yè)海域的環(huán)境情況及單點(diǎn)設(shè)計特點(diǎn)，研究環(huán)境參數(shù)及單點(diǎn)設(shè)計參數(shù)對單點(diǎn)系統(tǒng)受力和FPSO性能的影響，為單點(diǎn)的設(shè)計與選型工作提供依據(jù)。 本文基于多體動力學(xué)的方法，建立軟剛臂單點(diǎn)系泊機(jī)構(gòu)及FPSO的多體耦合模型，計算FPSO的運(yùn)動響應(yīng)及單點(diǎn)系統(tǒng)受力，分析裝載對單點(diǎn)回復(fù)剛度、FPSO運(yùn)動響應(yīng)及單點(diǎn)系統(tǒng)受力的影響。通過改變環(huán)境條件，如風(fēng)速、流速、有義波高、譜峰周期及環(huán)境水深等，分析單點(diǎn)系統(tǒng)受力對環(huán)境參數(shù)的敏感度；通過改變單點(diǎn)設(shè)計參數(shù)，如單點(diǎn)系泊高度、系泊腿長度、系泊剛架高度、軟剛臂長度及壓載重量等，分析單點(diǎn)系統(tǒng)受力對單點(diǎn)設(shè)計參數(shù)的敏感度。 本文的主要結(jié)論如下： （1）單點(diǎn)系泊系統(tǒng)主要提供FPSO的縱向回復(fù)剛度，且剛度隨吃水的減小逐漸增大。 （2）FPSO艏向與風(fēng)、浪、流環(huán)境載荷方向之間有夾角時，單點(diǎn)系統(tǒng)受力隨吃水的減小先增大后減��；FPSO艏向與風(fēng)、浪、流環(huán)境載荷方向一致時，單點(diǎn)系統(tǒng)受力隨吃水的減小變化較小。 （3）FPSO水平方向三個自由度的運(yùn)動響應(yīng)幅值隨裝載的變化較明顯，垂直平面內(nèi)三個自由度的運(yùn)動響應(yīng)幅值隨裝載的變化較小。 （4）單點(diǎn)系泊處受力對環(huán)境參數(shù)的敏感性排序如下：譜峰周期＞有義波高＞流速＞風(fēng)速；系泊腿軸力的敏感性排序如下：有義波高＞譜峰周期＞流速＞風(fēng)速。 （5）單點(diǎn)系泊處受力對單點(diǎn)設(shè)計參數(shù)的敏感性排序如下：軟剛臂長度＞系泊腿長度＞系泊剛架高度＞單點(diǎn)系泊高度＞壓載重量；系泊腿軸力的敏感性排序如下：軟剛臂長度＞壓載重量＞系泊剛架高度＞單點(diǎn)系泊高度＞系泊腿長度。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：U674.38
【部分圖文】：

第一章 緒論據(jù)統(tǒng)計，世界范圍內(nèi)的海底石油儲量約為 1400~2000 億噸，占全球石油總儲量的 30%～50%，我國擁有 300 萬平方公里的海疆，目前已探明約有 246 億噸的石油和 10 萬億立方米的天然氣資源，分布在我國的渤海、東部和南部沿海等海洋石油基地（圖 1-1）。然而，我國海洋石油的開采技術(shù)起步較晚，海洋資源的開發(fā)程度仍然較低，亟待進(jìn)一步發(fā)展[2]。近年來，世界上已探明的油田多屬儲量有限、地質(zhì)復(fù)雜、海況惡劣、地域偏遠(yuǎn)的邊際油田，海洋石油開發(fā)也逐步轉(zhuǎn)型為小規(guī)模分散型，伴隨這一轉(zhuǎn)變趨勢，浮式生產(chǎn)儲油輪（FPSO）走入人們視野[3]。近幾十年來，F(xiàn)PSO 的發(fā)展迅速，截至 2009 年，F(xiàn)PSO 的數(shù)量約占世界海洋平臺的三分之二，如圖 1-2 所示。

2 FPSO 概述浮式生產(chǎn)儲油輪（FPSO）的概念最早提出于 1947 年，其集原油存儲、生工、油田供電、油氣外輸、人員居住等多功能于一體，F(xiàn)PSO 加工生產(chǎn)系統(tǒng)雜程度和設(shè)備成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出同噸位的其它油船，是具有高風(fēng)險、高投入、高、高收益的綜合性海洋工程。2.1 FPSO 組成FPSO 作為全海式開發(fā)模式的核心，通過單點(diǎn)系泊系統(tǒng)長期固定于作業(yè)油主要由系泊系統(tǒng)、浮體系統(tǒng)、加工生產(chǎn)系統(tǒng)、外輸系統(tǒng)等 4 部分組成，典型構(gòu)成如圖 1-3 所示。其工作原理如下：油井的油、氣、水等混合液經(jīng)過海底輸送至 FPSO 上的油、氣處理工藝模塊進(jìn)行加工生產(chǎn)，將合格的原油、天然儲于貨油艙，利用外輸系統(tǒng)周期性通過穿梭油輪輸送至岸上，以保證 FPSO上油田的連續(xù)性作業(yè)[5]。

圖 1-4 “渤海友誼”號 FPSO1.2.3 系泊系統(tǒng)浮式海洋平臺系泊系統(tǒng)的形式多樣，主要分為單點(diǎn)式系泊系統(tǒng)，多點(diǎn)延伸式系泊系統(tǒng)及動力定位系統(tǒng)，從目前世界范圍內(nèi)的使用狀況來看，單點(diǎn)系泊系統(tǒng)是FPSO 最常用的定位方式[8]，單點(diǎn)系泊系統(tǒng)可以使 FPSO 像風(fēng)向標(biāo)一樣改變艏向，從而使船體受到的環(huán)境載荷最小。單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的設(shè)計種類很多，目前服役于淺水海域的 FPSO 多采用軟剛臂式系泊（Soft Yoke Mooring System）、鋼懸鏈線浮筒式系泊（CatenaryAnchor LegMooring），單錨腿式系泊（Single Anchor Leg Mooring）等單點(diǎn)系泊形式[9]。（1）塔架式軟剛臂單點(diǎn)系泊我國淺水海域多采用塔架式軟剛臂單點(diǎn)系泊，渤海海域的軟剛臂單點(diǎn)系泊主要分為兩種：水上軟剛臂式單點(diǎn)系泊（圖 1-5）和水下軟剛臂式單點(diǎn)系泊（圖 1-6）。對于水上軟剛臂式單點(diǎn)系泊裝置，主要部件包括：導(dǎo)管架式單點(diǎn)系泊塔、軟剛臂、系泊腿、旋轉(zhuǎn)接頭以及由立管、跨接軟管等組成的輸送系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉小健;黃國樑;鄧德衡;;不同裝載狀態(tài)下約束模試驗的船舶操縱性研究[J];船舶工程;2009年02期

2 唐永剛;毛暉;;超大型FPSO軟軛架轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計研究[J];船舶工程;2010年06期

3 肖龍飛;楊建民;范模;彭濤;;160kDWT FPSO在極淺水中運(yùn)動安全性研究[J];船舶力學(xué);2006年01期

4 王科;張志強(qiáng);許旺;;FPSO型采油平臺波浪力與運(yùn)動響應(yīng)分析[J];船舶力學(xué);2009年05期

5 肖龍飛;楊建民;胡志強(qiáng);;極淺水單點(diǎn)系泊FPSO低頻響應(yīng)分析[J];船舶力學(xué);2010年04期

6 林伍雄;;多點(diǎn)系泊型式浮式生產(chǎn)儲油船(FPSO)的運(yùn)動響應(yīng)預(yù)報[J];船舶;2007年01期

7 楊建民,肖龍飛,彭濤,姚美旺;淺水不規(guī)則波浪中油輪運(yùn)動研究[J];海洋工程;2000年03期

8 謝永和,李潤培,楊建民,許勁松;水深對超大型FPSO波浪載荷響應(yīng)影響試驗研究[J];海洋工程;2005年03期

9 肖龍飛;楊建民;;FPSO水動力研究與進(jìn)展[J];海洋工程;2006年04期

10 陳恒;王磊;;深水平臺二階波浪力研究綜述[J];海洋工程;2006年04期

本文編號：2836065