浮式鉆井生產儲油輪水動力特性的數(shù)值研究.pdf

1、近些年來，全球能源的需求日益增長，各國競相爭奪開發(fā)深海蘊藏的油氣資源，深水油氣開采技術的掌握成為領先開采戰(zhàn)略的主動權。傳統(tǒng)意義上油氣開采需要專門的鉆采平臺系統(tǒng)和儲油平臺系統(tǒng)，生產周期長、成本高且作業(yè)靈活性較差。浮式鉆井生產儲油輪（Floating, drilling, production, storage and offshore vessel，簡稱 FDPSO）既具有較強的生產儲油特點，又具備鉆探和完井的功能，是集油礦鉆探、原油生產

2、、儲備以及外輸?shù)裙δ苡谝惑w的海洋平臺。其優(yōu)越性能吸引了海洋石油工程界和眾多科研機構的關注，一些船廠開始陸續(xù)建造。FDPSO有月池結構，使其在波浪環(huán)境下的安全可靠性分析不能借鑒于一般船舶。因此，對FDPSO水動力性能的研究具有重要意義。
　　以一艘210米長的浮式鉆井生產儲油輪FDPSO為研究對象，采用水動力軟件AQWA數(shù)值模擬法，研究了南海海域下浮式鉆井生產儲油輪FDPSO的水動力特性。
　　基于三維勢流理論，在頻域范圍內分

3、析了月池尺寸、位置、吃水下船體的六自由度的附加質量和輻射阻尼系數(shù)，研究了月池尺寸、位置、吃水對FDPSO總體水動力特性的影響。結果表明，月池內流體的“活塞”振蕩會增大船體的垂蕩運動幅度；船體附加質量和輻射阻尼系數(shù)存在極值，該極值對應的波浪頻率與月池尺寸、吃水有關，與位置無關。對比分析了FDPSO壓載載況和滿載載況的船體水動力參數(shù)，包括運動響應幅值算子、一階波浪激勵力和平均波浪漂移力，研究了頻域范圍內兩種載況FDPSO的水動力特性。由于船

4、體濕表面面積基本相似，滿載載況和壓載載況類似。
　　根據(jù)卡明斯原理，采用頻域轉換時域的方法，模擬中國南海海域環(huán)境，對FDPSO進行船體/系泊纜時域耦合的運動響應分析。初步設計了FDPSO的單點系泊系統(tǒng)，選取南海一年一遇作業(yè)海況和百年一遇生存海況，進行了風、浪、流不同組合工況下壓載FDPSO的平衡位置、運動響應分析及鉆井和生存安全校核，驗證了FDPSO滿足作業(yè)和生存條件；分析了生存海況下系泊纜索的完整系泊和單纜破斷情況下的運動響應和