内转塔式FPSO动力响应特性研究

发布时间：2017-09-03 17:37

  本文关键词：内转塔式FPSO动力响应特性研究

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【摘要】：FPSO在我国海洋油气资源开采中广泛使用，在水深超过100m的较深海域主要采用内转塔式单点系泊。准确分析FPSO在系泊状态下的运动以及各系泊缆的张力、研究各种因素对系泊系统响应的影响，对于保证FPSO实现其功能、保障其作业安全、改善FPSO性能、优化其系泊系统设计，有十分现实的意义。 本文以作业水深为100m的内转塔式单点系泊FPSO为研究对象，采用耦合时域方法与半耦合时域方法，计算系泊系统的动力响应与疲劳寿命，比较两种方法的计算结果；根据FPSO作业海域环境条件，计算FPSO的艏向与浪向角分布，并以此为基础，在频域内对FPSO进行甲板上浪分析；改变FPSO装载状态、环境条件参数及系泊系统参数，对FPSO系泊系统响应进行敏感性分析，研究上述参数变化对系泊系统响应的影响。 本文的主要结论为：（1）在本文给定的水深条件下，相比于耦合时域方法，半耦合时域方法所得结果偏于保守；（2）单点系泊FPSO的艏向主要由波浪方向控制，且在高海况下FPSO会发生甲板上浪；（3）在本文给定的水深及环境条件下，，半耦合时域方法经雨流计数计算得到的系泊系统疲劳寿命大于耦合时域方法；（4）与简单迭加法、组合谱法相比，经过修正的组合谱法计算得到的疲劳寿命，与雨流计数法最为接近；（5）本文所研究的系泊系统的响应，对FPSO的装载状态并不敏感，对环境条件参数中的谱峰周期较为敏感，对系泊系统参数中的配重段重量较为敏感，对系泊缆长度、锚泊点位置则非常敏感。
【关键词】：内转塔式 FPSO 单点系泊 动力响应 敏感性分析
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 FPSO 及转塔系泊系统9-12
• 1.2.1 FPSO 及其应用现状9-10
• 1.2.2 FPSO 系泊方式10-11
• 1.2.3 转塔式单点系泊系统11-12
• 1.3 国内外研究现状12-14
• 1.4 本文研究内容14-15
• 第二章 FPSO 系泊分析15-30
• 2.1 引言15-16
• 2.2 计算原理16-20
• 2.2.1 FPSO 时域运动控制方程16-17
• 2.2.2 风载荷17
• 2.2.3 流载荷17-18
• 2.2.4 二阶波浪载荷18-19
• 2.2.5 系泊系统载荷19
• 2.2.6 系泊浮体时域分析中的阻尼19-20
• 2.3 系统参数20-22
• 2.3.1 FPSO 参数20
• 2.3.2 系泊系统参数20-22
• 2.4 计算软件及模型建立22-23
• 2.5 环境条件23-24
• 2.5.1 坐标系23
• 2.5.2 海浪谱23-24
• 2.5.3 风谱24
• 2.5.4 环境条件参数24
• 2.6 响应预报方法24-25
• 2.7 安全系数25-26
• 2.8 计算结果与结论26-29
• 2.9 小结29-30
• 第三章 FPSO 艏向分析与甲板上浪分析30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 FPSO 艏向分析30-38
• 3.2.1 分析方法30-31
• 3.2.2 环境条件31-35
• 3.2.3 计算结果与结论35-38
• 3.3 甲板上浪分析38-45
• 3.3.1 分析方法38-41
• 3.3.2 分析工况41-42
• 3.3.3 计算结果与结论42-45
• 3.4 小结45-46
• 第四章 FPSO 系泊系统疲劳分析46-58
• 4.1 引言46
• 4.2 系泊疲劳分析方法46-50
• 4.2.1 Miner 线性累积损伤理论46-47
• 4.2.2 T-N 曲线47-48
• 4.2.3 疲劳损伤计算方法48-50
• 4.3 疲劳计算参数及工况50-54
• 4.3.1 系泊系统疲劳参数50
• 4.3.2 疲劳计算工况50-54
• 4.4 计算结果与结论54-57
• 4.5 小结57-58
• 第五章 FPSO 系泊响应敏感性分析58-72
• 5.1 引言58-59
• 5.2 装载状态的敏感性分析59-60
• 5.3 环境条件参数的敏感性分析60-64
• 5.3.1 有义波高敏感性分析计算结果60-61
• 5.3.2 谱峰周期敏感性分析计算结果61-62
• 5.3.3 风速敏感性分析计算结果62-63
• 5.3.4 流速敏感性分析计算结果63
• 5.3.5 汇总与结论63-64
• 5.4 系泊系统参数的敏感性分析64-71
• 5.4.1 系泊缆刚度敏感性分析计算结果65-66
• 5.4.2 配重段重量敏感性分析计算结果66-67
• 5.4.3 UWS 段长度敏感性分析计算结果67-68
• 5.4.4 配重段比例敏感性计算结果68-69
• 5.4.5 锚泊点位置敏感性分析计算结果69-70
• 5.4.6 汇总与结论70-71
• 5.5 小结71-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 参考文献74-77
• 发表论文和参加科研情况说明77-78
• 致谢78

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本文编号：786413