FPSO锚泊系统设计与原油转驳作业运动分析

摘要

FPSO长期作业于多变的海洋环境中，为了保证能够安全又有效的工作，对其锚泊系统的研究则显得尤为必要。FPSO初加工后的油气需要转驳，选择外输油轮（如穿梭油轮等）是一个很好的方法。海洋复杂的风浪流环境会导致FPSO和外输油轮存在水动力相互干扰，因此，想要稳定且安全地输送油气难度很大。系泊状态下多浮体耦合运动的研究十分重要。 本文基于势流理论，采用AQWA软件对FPSO与超大型外输油轮（VLCC）进行数值模拟。预报了FPSO的摇荡运动及载荷，其中包括：附加质量系数、辐射阻尼系数、一阶波浪力、平均波浪漂移力及运动响应，为锚泊系统的设计和多浮体系统响应分析提供了数据依据。 对FPSO进行了锚泊系统的设计，对比分析了不同数目、不同角度、不同长度下的锚泊线布置方式的优劣，结果表明，在作业水深为1000m时，系泊线数目为16根、系泊线间夹角为3度、系泊线长度为1960米时，FPSO定位的能力比较好，能够满足安全和经济的双重要求。分别在巴西海域和南海海域中分析研究了不同风向、浪向组合情况下的FPSO运动时历曲线、各锚泊线的受力情况。 在FPSO与外输油轮串靠条件下，对比了单船FPSO与有外输油轮串靠下的FPSO之间的一阶波浪力及运动响应RAO之间差别，结果表明，串靠条件下FPSO的一阶波浪力和运动响应RAO的值均比单只FPSO的幅值要小。在三组不同间距下，对比分析了两条船的一阶波浪力、平均波浪漂移力和运动响应 RAO，结果表明，不同间距对两船的一阶波浪力和运动响应影响不大，随着距离的增加，平均波浪漂移力的幅值减小，整体来说，对外输油轮的影响比FPSO的影响更大，这跟迎浪状态下的遮蔽效应有关。在三组不同间距下，通过各浮体系统运动响应和牵引缆绳的受力情况来研究其定位能力，得到两船相距越远，相对纵荡响应越小，而牵引缆受力越大。 本文对FPSO锚泊系统与外输油轮所组成的多浮体作业安全进行了设计，为实际工程提供实用的参考价值。

目录

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第1章 绪 论

1.1本文研究的目的和意义

1.2国内外研究综述

1.3本文主要研究内容

第2章 多浮体数值计算的基本理论

2.1三维势流理论

2.2 规则波下的摇荡运动理论

2.3 漂移载荷预报理论

2.4串靠外输锚泊系统理论

2.5 算例验证

2.6 本章小结

第3章 FPSO平均波浪漂移力与摇荡运动分析

3.1面元网格生成与水动力计算

3.2 FPSO的水动力的计算与分析

3.3运动响应的计算与分析

3.4本章小结

第4章 FPSO多点锚泊系统方案设计

4.1 FPSO多点锚泊系统初步方案设计

4.2 锚泊线数量对锚泊性能的影响

4.3 锚泊线间夹角对锚泊性能的影响

4.4 锚泊线长度对锚泊性能的影响

4.5 FPSO多点锚泊系统定位有效性分析

4.6 本章小结

第5章 原油转驳作业运动分析

5.1 计算海况与计算模型

5.2 串靠下FPSO水动力结果

5.3双船耦合与单船运动的水动力对比分析

5.4 两船不同间距下多浮体水动力对比分析

5.5 不同间距下多浮体的系统响应

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A

附录B