12万吨fpso水动力及系泊系统动力特性分析(附件)【字数：13871】
近年来，随着海洋资源的开发、海洋工程以及港口建设的进一步发展，在国内外已经有许多发展FPSO的实例，FPSO作为海洋油气开发系统的组成部分，是集油气处理、发电、供热、原油产品的储存和外输等作业功能和人员居住功能于一体，具有高风险、高技术、高附加值、高投入、高回报的综合性海洋工程。作为具有高科技含量的系泊系统，是FPSO的关键组成部分。根据不同的环境条件和作业要求，其系泊方式也是不同的，其中单点系泊系统（Single Point Mooring System）被应用的最多、最普遍。本文主要讲述12万吨FPSO水动力及系泊系统水动力研究。从FPSO的系泊系统入手，首先介绍了FPSO的相关信息，然后对目前几种应用的较为广泛的系泊系统进行了简单介绍，接着进行了深水与浅水环境下FPSO的水动力性能分析，最后分析了深水环境下对FPSO系泊系统的水动力影响。关键词水动力；FPSO；系泊系统
目录
第一章 绪论 1
1.1研究的目的和意义 1
1.2国内外研究概况及发展趋势 1
1.3浮式生产储油卸油系统 4
1.3.1浮式生产储油卸油船（FPSO）概述 4
1.3.2 FPSO的组成及特点 4
1.3.3 FPSO的发展和应用 6
1.4本文主要工作及研究方法 7
第二章 FPSO系泊系统简介 9
2.1系泊系统的分类 9
2.2系泊缆的材料组成 12
第三章 SESAM软件介绍 14
3.1概述 14
3.2操作过程 14
第四章 FPSO运动响应理论基础 23
4.1环境分析 23
4.1.1风载荷 23
4.1.2波浪载荷 23
4.1.3流载荷 25
4.2 FPSO运动响应频域分析 25
4.2.1 FPSO的运动特性 25
4.2.2 低频慢漂移运动 26
4.2.3 运动方程 27
4.3 FPSO运动响应时域分析 27
4.3.1系泊系统的研究方法 27
4.3.2 时域耦合运动方程 28 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
第五章 FPSO水动力及系泊系统水动力分析 30
5.1 深水与浅水环境下FPSO的水动力性能分析 30
5.2 深水条件下系泊系统与FPSO的动态响应分析 41
5.2.1 工况一 41
5.2.2 工况二 44
5.2.3 工况三 47
5.2.4 工况四 50
5.3 各工况下结果的比较 53
总结 55
致谢 56
参考文献 57
第一章 绪论
1.1研究的目的和意义
在最近的几年间以来，世界人口在大幅度的增长，因而陆地上的资源被过度开采而日渐枯竭，于是越来越多的人把目光投向海上。现如今海洋资源的开发已经成为世界各国共同关注的焦点，随着海洋工程的迅猛发展，国内外已经有许多建设FPSO的实例，FPSO是最有前景的海上设备，已经被普遍的使用在深海地区和浅海地区。
Floating Production Storage and Offloading是FPSO 的全称，我们通常把它译为浮式生产储油卸油船，然而FPSO它并不只是一种传统意义上的船舶，只能被用于运输，而且还是一个海上油气加工站，能够储存和简单的处理石油和天然气，除此之外，同别的钻井石油生产平台相比较，FPSO具有储油量大、移动灵活、适应水深范围广、安装费用低、便于维修与保养等优点[1]，是迄今为止海洋工程中的高技术型产品。尤其最近几年，随着世界油气需求的增加，一些边际油田和深海油田也开始被开采，以产油平台为主的系统暴露了钻采困难、风险较高以及作业环境比较恶劣的缺点，因此，具有储油能力大、油田可连续生产、便于设备布置、便于舱室调配、抗风浪能力强、能随时转移地点、可重复使用等优点的FPSO迎来了它的发展高峰期，而且正在逐步成为世界上海上油田生产的主流海工设备。从FPSO的总体组成来说，系泊系统是其关键组成部分之一，正在受到越来越多的人的重视。同时我们对FPSO系泊系统在风浪流等作用下的水动力性能研究也愈加重视。
1.2国内外研究概况及发展趋势
FPSO作为海洋工程中的一部分，发展到现在将近有30多年的历史。最早的一艘FPSO是用旧油轮改造的，而且它的吨位也不大。从20世纪90年代以后，FPSO逐渐成为海上油气生产与运输的主要方式，而且发展迅速，吨位达到了十几万载重吨。目前世界上的FPSO达到了上百条。我国的FPSO出现于20世纪80年代末，且也得到了大力的发展。现在多数情况下FPSO的工作水深维持在500m到1000m，然而由于海洋石油开采的深度正在逐年递增，所以就对系泊系统的要求更加高了。
按照海域条件的不同，当今世界上的FPSO的系泊类型主要有以下三种：单点—转塔系泊系统（Turret mooring）、多点—伸展系泊系统(Spread mooring)及动力定位系统(Dynamic positioning)，在这三种系泊系统中被使用的最多的是单点系泊系统(SPM)。在墨西哥湾、南中国海等海域，我们通常需要采用转塔系泊系统，理由是在这种情形下，FPSO可以依据风向来调节它的对地静止的转塔，从而达到使环境载荷最小的目的。再说一下良好的海况情形，如东南亚、西非和巴西海洋的特定区域等地方，对于FPSO，我们则可以使用多点系泊系统来定位。
就目前世界上现存FPSO的使用状况来说，大部分FPSO的系泊系统采用的是单点系泊系统。对于单点系泊系统来说，它的主要优点是：FPSO可以绕单点自由转动，这样能够保证有效的减少风浪流的作用力，同时锚链线的尺度也随之减小。目前，我们所说的FPSO的单点系泊系统主要具备三个功能：第一个是定位系泊功能，具体为单点提供的系泊力能够将FPSO相对的固定在海上油田作业现场，而且它还可以用作为成品原油外输的海上终端；第二个是液体输送及电力、光控传输功能，具体为通过特殊的液体旋转滑环、光、电滑环经海底管线、海底电缆及/或光缆与海上平台或水下生产设施相连，接收来自油田的井口液，并进行相应的工艺处理以生产合格的成品原油；第三个是在特定的条件下可以实施现场解脱，以保证FPSO及人命财产的安全。当然除了这些功能以外，使用单点系泊系统还非常有利于输油轮卸油，具体为输油轮能够与FPSO首尾连接，这样就保证了输油轮、FPSO可以同时绕单点自由转动，而且操作方便、安全。当然使用单点系泊系统也存在一定的缺点，主要是制造成本高和技术复杂。
目录
第一章 绪论 1
1.1研究的目的和意义 1
1.2国内外研究概况及发展趋势 1
1.3浮式生产储油卸油系统 4
1.3.1浮式生产储油卸油船（FPSO）概述 4
1.3.2 FPSO的组成及特点 4
1.3.3 FPSO的发展和应用 6
1.4本文主要工作及研究方法 7
第二章 FPSO系泊系统简介 9
2.1系泊系统的分类 9
2.2系泊缆的材料组成 12
第三章 SESAM软件介绍 14
3.1概述 14
3.2操作过程 14
第四章 FPSO运动响应理论基础 23
4.1环境分析 23
4.1.1风载荷 23
4.1.2波浪载荷 23
4.1.3流载荷 25
4.2 FPSO运动响应频域分析 25
4.2.1 FPSO的运动特性 25
4.2.2 低频慢漂移运动 26
4.2.3 运动方程 27
4.3 FPSO运动响应时域分析 27
4.3.1系泊系统的研究方法 27
4.3.2 时域耦合运动方程 28 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
第五章 FPSO水动力及系泊系统水动力分析 30
5.1 深水与浅水环境下FPSO的水动力性能分析 30
5.2 深水条件下系泊系统与FPSO的动态响应分析 41
5.2.1 工况一 41
5.2.2 工况二 44
5.2.3 工况三 47
5.2.4 工况四 50
5.3 各工况下结果的比较 53
总结 55
致谢 56
参考文献 57
第一章 绪论
1.1研究的目的和意义
在最近的几年间以来，世界人口在大幅度的增长，因而陆地上的资源被过度开采而日渐枯竭，于是越来越多的人把目光投向海上。现如今海洋资源的开发已经成为世界各国共同关注的焦点，随着海洋工程的迅猛发展，国内外已经有许多建设FPSO的实例，FPSO是最有前景的海上设备，已经被普遍的使用在深海地区和浅海地区。
Floating Production Storage and Offloading是FPSO 的全称，我们通常把它译为浮式生产储油卸油船，然而FPSO它并不只是一种传统意义上的船舶，只能被用于运输，而且还是一个海上油气加工站，能够储存和简单的处理石油和天然气，除此之外，同别的钻井石油生产平台相比较，FPSO具有储油量大、移动灵活、适应水深范围广、安装费用低、便于维修与保养等优点[1]，是迄今为止海洋工程中的高技术型产品。尤其最近几年，随着世界油气需求的增加，一些边际油田和深海油田也开始被开采，以产油平台为主的系统暴露了钻采困难、风险较高以及作业环境比较恶劣的缺点，因此，具有储油能力大、油田可连续生产、便于设备布置、便于舱室调配、抗风浪能力强、能随时转移地点、可重复使用等优点的FPSO迎来了它的发展高峰期，而且正在逐步成为世界上海上油田生产的主流海工设备。从FPSO的总体组成来说，系泊系统是其关键组成部分之一，正在受到越来越多的人的重视。同时我们对FPSO系泊系统在风浪流等作用下的水动力性能研究也愈加重视。
1.2国内外研究概况及发展趋势
FPSO作为海洋工程中的一部分，发展到现在将近有30多年的历史。最早的一艘FPSO是用旧油轮改造的，而且它的吨位也不大。从20世纪90年代以后，FPSO逐渐成为海上油气生产与运输的主要方式，而且发展迅速，吨位达到了十几万载重吨。目前世界上的FPSO达到了上百条。我国的FPSO出现于20世纪80年代末，且也得到了大力的发展。现在多数情况下FPSO的工作水深维持在500m到1000m，然而由于海洋石油开采的深度正在逐年递增，所以就对系泊系统的要求更加高了。
按照海域条件的不同，当今世界上的FPSO的系泊类型主要有以下三种：单点—转塔系泊系统（Turret mooring）、多点—伸展系泊系统(Spread mooring)及动力定位系统(Dynamic positioning)，在这三种系泊系统中被使用的最多的是单点系泊系统(SPM)。在墨西哥湾、南中国海等海域，我们通常需要采用转塔系泊系统，理由是在这种情形下，FPSO可以依据风向来调节它的对地静止的转塔，从而达到使环境载荷最小的目的。再说一下良好的海况情形，如东南亚、西非和巴西海洋的特定区域等地方，对于FPSO，我们则可以使用多点系泊系统来定位。
就目前世界上现存FPSO的使用状况来说，大部分FPSO的系泊系统采用的是单点系泊系统。对于单点系泊系统来说，它的主要优点是：FPSO可以绕单点自由转动，这样能够保证有效的减少风浪流的作用力，同时锚链线的尺度也随之减小。目前，我们所说的FPSO的单点系泊系统主要具备三个功能：第一个是定位系泊功能，具体为单点提供的系泊力能够将FPSO相对的固定在海上油田作业现场，而且它还可以用作为成品原油外输的海上终端；第二个是液体输送及电力、光控传输功能，具体为通过特殊的液体旋转滑环、光、电滑环经海底管线、海底电缆及/或光缆与海上平台或水下生产设施相连，接收来自油田的井口液，并进行相应的工艺处理以生产合格的成品原油；第三个是在特定的条件下可以实施现场解脱，以保证FPSO及人命财产的安全。当然除了这些功能以外，使用单点系泊系统还非常有利于输油轮卸油，具体为输油轮能够与FPSO首尾连接，这样就保证了输油轮、FPSO可以同时绕单点自由转动，而且操作方便、安全。当然使用单点系泊系统也存在一定的缺点，主要是制造成本高和技术复杂。
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