西非深水外输浮筒系泊系统设计分析.pdf

《西非深水外输浮筒系泊系统设计分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、石油和化工设备-8-论文广场2017年第20卷西非深水外输浮筒系泊系统设计分析1,21,231,21,2李黎霞，王文伟，梁姝婷，臧鹏玉，吴凯锋（1.海洋石油工程股份有限公司，天津300461）（2.海工国际工程有限责任公司，天津300461）（3.天津修船技术研究所，天津300456）[摘要]针对西非海域1500m水深外输浮筒系泊系统进行了设计分析。利用水动力分析软件OrcaFlex建立不规则涌浪和风浪流联合作用下外输浮筒与系泊系统耦合模型，对外输浮筒系泊系统时域的动力响应结果进行统计分析。系泊系统满足了西非海域生存工况和作业工况下的设计标准及外输浮筒运动响应标准，可为深水油气开采工程

2、提供参考。[关键词]深水海域；外输浮筒；系泊系统；设计分析FPSO+自由站立式立管+外输浮筒+穿梭油轮(1)[1]的开发模式广泛应用在西非深水油气开采工程中，是当前西非海域油气开发的主要方式之一。式中，Ff为流体作用力；Δ为浮体排水量；西非海域海况良好，百年一遇主涌有义波高约为af为流体加速度（参照大地坐标系）；Ca为浮体[2]附加质量系数；a为流体加速度（参照浮体坐标3.6m，常年主导浪向为西南方向。在此基础上，r在西非海域作业的FPSO可以采用多点系泊系统，系）；ρ为水的密度；Cd为浮体拖曳力系数；A为同时为了避免FPSO与穿梭油轮碰撞，采用外输浮体受力面积；Vr为流体相对浮体的运

3、动速度。浮筒作为原油外输中转站及穿梭油轮单点系泊装最后利用全耦合计算方法分析外输浮筒及系置，外输浮筒顶部转台可为穿梭油轮提供风标效泊系统的耦合运动，运动方程表示为：应，穿梭油轮与外输浮筒相撞的概率及碰撞的后......M(x(t),x(t))+C(x(t),x(t))+K(x(t))=F(x(t),x(t),t)果严重性都很小。(2)本文根据西非海域外输浮筒设计使用寿命25..年的要求，结合西非海域水深及实际环境条件确式中，M(x(t),x(t))为系统惯性力矢量；.定了3×3的分布式非对称布置系泊设计，系泊线C(x(t),x(t))为系统阻尼力矢量；K(x(t))为系统基...采用锚

4、链—钢缆—锚链的结构形式，并且系泊系于单元刚度的每一瞬时应力；F(x(t),x(t),t)包括重统满足了西非海域外输浮筒生存工况和作业工况力、浮力、系泊力、环境力和外力等。下的设计标准及外输浮筒运动响应标准。1.2系泊系统设计标准1计算理论及设计标准(1)外输浮筒运动响应标准1.1水动力计算理论系泊系统完整时，外输浮筒的最大运动响应外输浮筒的水动力计算采用莫里森公式。莫为工作水深的7.5%，即112.5m；系泊系统存在一里森公式给出作用于固定柱体任意高度处的水平根系泊线破断时，外输浮筒的最大运动响应为工波浪力包括两个分量：(1)波浪水质点加速度引起作水深的10%，即150m。的惯性力；

5、(2)波浪水质点速度引起的拖曳力。[4](2)安全系数对于运动的浮体，应当考虑浮体运动对公式的影安全系数是系泊线的最小破断力与设计系泊响。[3]作者简介：李黎霞（1982—），女，山东威海人，本科学历，中OrcaFlex中对莫里森公式进行了拓展：级工程师。海洋石油工程股份有限公司海工国际工程有限责任公司技术部副经理，研究方向为海洋工程。第1期李黎霞等西非深水外输浮筒系泊系统设计分析-9-力的比值，见表1。表1系泊线最小安全系数系泊系统完整一根破断重现期百年百年安全系数2.522主要参数及模型外输浮筒及其系泊系统的主要参数如表2所示。表2外输浮筒主要参数项目参数浮筒外径(m)19图3外输

6、浮筒系泊布置示意图月池直径(m)5.7浮筒高度(m)10.5裙板高度(m)1.5图3中远离FPSO一端的M1组系泊线较长，靠裙板直径(m)23.5近FPSO的M2和M3两组系泊线较短，每组系泊线浮筒重量(t)之间的夹角为120°，同组系泊线之间的夹角为700（不含压载）5°。在位设计吃水(m)6.5外输浮筒建模采用OrcaFlex中6DBuoys的Spar表3系泊系统参数Buoy，浮筒方向为北偏东15°，具体计算模型如图1所示。底部/顶部锚链参数单位长度150/50m型号R4直径94mm破断力8830kN修正后破断力7200kN刚度7.5E5kN干重175kg/m中间钢缆参数单位M1M

7、2M3长度20501830m型号Spiral图1外输浮筒计算模型直径8464mm破断力6920/4090kN刚度6.7E54.1E5kN外输浮筒干重37.122.1kg/m系泊系统根据设计使用寿命25年的要求，应当对最小破断力进行修正。因中间部分钢缆有保护层，所以在系泊系统设计中不必修正，按照规[5]范要求，修正结果如图4所示。图2OrcaFlex中外输浮筒时域计算模型石油和化工设备-10-论文广场2017年第20卷表4锚链参数修正在图中，10