基于现场监测的软刚臂失效分析与风险预警
发布时间：2020-12-07 11:57
作为边际油田开发系统中的重要装备,采用软刚臂固定FPSO （Floating Process Storage Offloading,浮式生产储油卸油装置）,被广泛应用于我国的渤海海域。软刚臂力学原理简单,但软刚臂存在的问题也十分突出：1.结构的复杂性。软刚臂作为多刚体结构,在实际运行中铰点承受很大的应力,增加了结构的风险性；2.结构的共振现象。由于解除了多个方向的约束,使压载舱和系泊腿之间形成了一个摆,当浮体运动周期与摆的周期比较接近时,就会产生共振现象；3.浅水效应问题。由于渤海水深较浅,存在浅水效应的问题,导致系泊分析的不确定性；4.环境的复杂性。渤海海域冬季有较长的冰期,在季风气候下,环境的突发性也比较显著。以上这些问题都成为软刚臂的设计与运行中安全管理的难点。传统的软刚臂设计方法没有明确动力问题的处理方式：广泛采用的理论分析、数值模拟和水池实验,风浪流荷载仅在几个方向作用在结构上,忽略了海洋环境在空间状态下复杂的动力特性。同时,传统的设计方法不仅存在缩比的问题,且不能实现FPSO与软刚臂之间的共振和由风标效应引起的FPSO甩尾现象。本文基于传统设计方法中存在的不足,依托“十一五...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：177 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１采用系船缆和硬刚臂连接的ＧＡＬＭ系统??
部分不用软管相连接，提高了系泊系统的稳定性和可靠性。单销腿式系泊系统有两种基??本形式，分别为深水型和浅水型。其工作原理基本相同，即通过浮筒来提供恢复力，如??图１．３所示。??但单描腿式系泊系统的缺点在于：首先，需要大尺寸的浮筒，尤其对于深水型的浮??筒常常直径在６？１０米，长度在１００？２００米，且需要万向铰接头多，系泊结构复杂［７］；??其次，单铺腿式系泊系统不能用很复杂的旋转接头，适合单一液体的输送；最后，水下??亦有万向旋转接头，给安装、维护带来了难度，一旦发生了损坏，更换和维修都比较困??难。因此在国际上没有被广泛的采用［７］。??（３）塔架式系泊系统??塔架式单点系泊系统可分为塔架软刚臂式系泊系统（Ｔｏｗｅｒ?Ｓｏｆｔ?Ｙｏｋｅ?Ｍｏｏｒｉｎｇ??Ｓｙｓｔｅｍ，?ＴＳＹＭ），以及塔架缆绳式系泊系统（Ｔｏｗｅｒ?Ｈａｗｓｅｒ?Ｍｏｏｒｉｎｇ?Ｓｙｓｔｅｍ，?ＴＨＭＳ）。??后者由于防撞能力差，且拉伸时对塔架平台容易造成冲击荷载，因此不适合在恶劣环境??中使用，在近些年来新建的单点系泊系统中，这种类型的已经很少见。前者的塔架软刚??臂式系泊系统是把塔架平台固定在某一固定海域上
（４）转塔式系泊系统??转塔式系泊系统主要分为内转塔式（Ｉｎｔｅｒｎａｌ?Ｔｕｒｒｅｔ?Ｍｏｏｒｉｎｇ?Ｓｙｓｔｅｍ，?ＩＴＭＳ）和外转塔??式（Ｅｘｔｅｒｎａｌ?Ｔｕｒｒｅｔ?Ｍｏｏｒｉｎｇ?Ｓｙｓｔｅｍ，ＥＴＭＳ）的两种系泊方式，如图１．５所示。顾名思义，??内转塔式是位于浮体的内部，外转塔式是位于船艏或船尾外部的伸出的刚臂上。转塔式??系泊系统在所有浮体长期定位上占据了举足轻重的地位，截止到２００６年２月，该方式??约占到世界ＦＰＳＯ定位系统总量的５８％［１２＿１３］。??－６?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]番禺30-1导管架海洋平台结构振动监测与安全分析[J]. 岳前进,王胜永,樊哲良,张大勇. 海洋工程. 2013(02)
[2]椭圆积分及其应用[J]. 胡绍宗. 高等数学研究. 2013(01)
[3]FPSO关键系统风险分析(英文)[J]. 孙丽萍,孙海. Journal of Marine Science and Application. 2012(04)
[4]不停产状态下运用单拖轮对FPSO限位的可行性研究[J]. 李士涛,于长生,商涛,李鹏,刘富鹏. 中国造船. 2012(S2)
[5]深水半潜式平台锚链倾角监测的自容式传感器的设计[J]. 锁刘佳,唐达,马书义. 海洋技术. 2012(02)
[6]基于AQWA的FPSO系泊系统响应数值模拟[J]. 祁祺,张涛,文攀,刘土光. 舰船科学技术. 2011(12)
[7]浅水FPSO舷侧波浪数值模拟[J]. 肖龙飞,黄佳,郭彬. 水动力学研究与进展A辑. 2011(06)
[8]基于实测的导管架海洋平台振动对人员安全评价[J]. 车啸飞,张大勇,岳前进,樊哲良. 海洋工程. 2011(04)
[9]动力定位系统的最新技术进展分析[J]. 史斌杰,吴喆莹. 上海造船. 2011(03)
[10]基于多体分析的浅水FPSO和水下软钢臂系泊系统运动特性研究[J]. 李淑一,王树青. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2011(09)
博士论文
[1]抗冰结构的原型测量与分析评价技术研究[D]. 王延林.大连理工大学 2011
[2]导管架海洋平台冰激振动控制的实验研究[D]. 张力.大连理工大学 2008
[3]基于性能的抗冰导管架结构风险设计研究[D]. 张大勇.大连理工大学 2007
[4]海上石油工程风险评估技术研究[D]. 牟善军.中国海洋大学 2006
硕士论文
[1]软刚臂结构现场监测、风险评估与安全预警[D]. 孙晔.大连理工大学 2014
[2]基于原型测量的FPSO软刚臂系泊系统性能分析[D]. 王海平.大连理工大学 2013
[3]软刚臂横向共振机理研究与控制方案设计[D]. 徐艳华.大连理工大学 2013
[4]安溢活门运动特性及膜片疲劳分析[D]. 董海波.大连理工大学 2012
[5]浅水软钢臂系泊FPSO水动力性能和运动响应数值研究[D]. 李淑一.中国海洋大学 2011
[6]基于实测的浮式海洋平台系泊系统分析与评价[D]. 孙强.大连理工大学 2011
[7]新型深水系泊系统疲劳破坏分析[D]. 单桂敏.天津大学 2010
[8]光纤传感技术在海洋工程安全监测中的应用[D]. 叶海宾.大连理工大学 2010
[9]冰区海洋平台上部管线系统抗振设计研究[D]. 佟保林.大连理工大学 2008
[10]FPSO单锚摇臂系泊系统的非线性动力特性研究[D]. 胡楠.天津大学 2006
本文编号：2903202
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：177 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１采用系船缆和硬刚臂连接的ＧＡＬＭ系统??
部分不用软管相连接，提高了系泊系统的稳定性和可靠性。单销腿式系泊系统有两种基??本形式，分别为深水型和浅水型。其工作原理基本相同，即通过浮筒来提供恢复力，如??图１．３所示。??但单描腿式系泊系统的缺点在于：首先，需要大尺寸的浮筒，尤其对于深水型的浮??筒常常直径在６？１０米，长度在１００？２００米，且需要万向铰接头多，系泊结构复杂［７］；??其次，单铺腿式系泊系统不能用很复杂的旋转接头，适合单一液体的输送；最后，水下??亦有万向旋转接头，给安装、维护带来了难度，一旦发生了损坏，更换和维修都比较困??难。因此在国际上没有被广泛的采用［７］。??（３）塔架式系泊系统??塔架式单点系泊系统可分为塔架软刚臂式系泊系统（Ｔｏｗｅｒ?Ｓｏｆｔ?Ｙｏｋｅ?Ｍｏｏｒｉｎｇ??Ｓｙｓｔｅｍ，?ＴＳＹＭ），以及塔架缆绳式系泊系统（Ｔｏｗｅｒ?Ｈａｗｓｅｒ?Ｍｏｏｒｉｎｇ?Ｓｙｓｔｅｍ，?ＴＨＭＳ）。??后者由于防撞能力差，且拉伸时对塔架平台容易造成冲击荷载，因此不适合在恶劣环境??中使用，在近些年来新建的单点系泊系统中，这种类型的已经很少见。前者的塔架软刚??臂式系泊系统是把塔架平台固定在某一固定海域上
（４）转塔式系泊系统??转塔式系泊系统主要分为内转塔式（Ｉｎｔｅｒｎａｌ?Ｔｕｒｒｅｔ?Ｍｏｏｒｉｎｇ?Ｓｙｓｔｅｍ，?ＩＴＭＳ）和外转塔??式（Ｅｘｔｅｒｎａｌ?Ｔｕｒｒｅｔ?Ｍｏｏｒｉｎｇ?Ｓｙｓｔｅｍ，ＥＴＭＳ）的两种系泊方式，如图１．５所示。顾名思义，??内转塔式是位于浮体的内部，外转塔式是位于船艏或船尾外部的伸出的刚臂上。转塔式??系泊系统在所有浮体长期定位上占据了举足轻重的地位，截止到２００６年２月，该方式??约占到世界ＦＰＳＯ定位系统总量的５８％［１２＿１３］。??－６?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]番禺30-1导管架海洋平台结构振动监测与安全分析[J]. 岳前进,王胜永,樊哲良,张大勇. 海洋工程. 2013(02)
[2]椭圆积分及其应用[J]. 胡绍宗. 高等数学研究. 2013(01)
[3]FPSO关键系统风险分析(英文)[J]. 孙丽萍,孙海. Journal of Marine Science and Application. 2012(04)
[4]不停产状态下运用单拖轮对FPSO限位的可行性研究[J]. 李士涛,于长生,商涛,李鹏,刘富鹏. 中国造船. 2012(S2)
[5]深水半潜式平台锚链倾角监测的自容式传感器的设计[J]. 锁刘佳,唐达,马书义. 海洋技术. 2012(02)
[6]基于AQWA的FPSO系泊系统响应数值模拟[J]. 祁祺,张涛,文攀,刘土光. 舰船科学技术. 2011(12)
[7]浅水FPSO舷侧波浪数值模拟[J]. 肖龙飞,黄佳,郭彬. 水动力学研究与进展A辑. 2011(06)
[8]基于实测的导管架海洋平台振动对人员安全评价[J]. 车啸飞,张大勇,岳前进,樊哲良. 海洋工程. 2011(04)
[9]动力定位系统的最新技术进展分析[J]. 史斌杰,吴喆莹. 上海造船. 2011(03)
[10]基于多体分析的浅水FPSO和水下软钢臂系泊系统运动特性研究[J]. 李淑一,王树青. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2011(09)
博士论文
[1]抗冰结构的原型测量与分析评价技术研究[D]. 王延林.大连理工大学 2011
[2]导管架海洋平台冰激振动控制的实验研究[D]. 张力.大连理工大学 2008
[3]基于性能的抗冰导管架结构风险设计研究[D]. 张大勇.大连理工大学 2007
[4]海上石油工程风险评估技术研究[D]. 牟善军.中国海洋大学 2006
硕士论文
[1]软刚臂结构现场监测、风险评估与安全预警[D]. 孙晔.大连理工大学 2014
[2]基于原型测量的FPSO软刚臂系泊系统性能分析[D]. 王海平.大连理工大学 2013
[3]软刚臂横向共振机理研究与控制方案设计[D]. 徐艳华.大连理工大学 2013
[4]安溢活门运动特性及膜片疲劳分析[D]. 董海波.大连理工大学 2012
[5]浅水软钢臂系泊FPSO水动力性能和运动响应数值研究[D]. 李淑一.中国海洋大学 2011
[6]基于实测的浮式海洋平台系泊系统分析与评价[D]. 孙强.大连理工大学 2011
[7]新型深水系泊系统疲劳破坏分析[D]. 单桂敏.天津大学 2010
[8]光纤传感技术在海洋工程安全监测中的应用[D]. 叶海宾.大连理工大学 2010
[9]冰区海洋平台上部管线系统抗振设计研究[D]. 佟保林.大连理工大学 2008
[10]FPSO单锚摇臂系泊系统的非线性动力特性研究[D]. 胡楠.天津大学 2006
本文编号：2903202
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