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文檔簡介

中海油研究總院范模蘇州2013年9月大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)與應(yīng)用2013年(第四屆)海洋石油工程技術(shù)年會(huì)21、技術(shù)背景2、大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究3、應(yīng)用案例目錄中海油研究總院3技術(shù)背景背景情況:2000年,在蓬萊19-3油田開發(fā)的30萬噸舊油輪改裝方案中,一次模型試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的,浮體隨水深變淺時(shí),其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變了,垂向運(yùn)動(dòng)變小,水平運(yùn)動(dòng)變大的現(xiàn)象;2002年11月,申請(qǐng)國家863“渤海大油田勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”中的“淺水超大型浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”研究課題;2004年10月課題驗(yàn)收,取得重大技術(shù)突破,從理論分析、數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)研究上找到了規(guī)律,得到船底至海底間隙的臨界值,總結(jié)了“大型浮體淺水效應(yīng)”的FPSO主尺度設(shè)計(jì)的方法;成果應(yīng)用在了“海洋石油113”和“海洋石油117”FPSO的主尺度設(shè)計(jì)上,解決了渤海淺水中應(yīng)用大型FPSO的實(shí)際問題。中海油研究總院41、技術(shù)背景2、大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究3、應(yīng)用案例目錄中海油研究總院5大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究基本原理:λ=H/TH為水深,T為浮體吃水;常規(guī)理論認(rèn)為:當(dāng)=1.3,船舶吃水參數(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)小心,當(dāng)心船舶碰底。我們試驗(yàn)結(jié)果表明,船底距離海底距離可以更加小,不會(huì)發(fā)生觸底,浮體垂向運(yùn)動(dòng)減少,水平運(yùn)動(dòng)加大;當(dāng)吃水越接近水深時(shí),垂向運(yùn)動(dòng)越明顯,相當(dāng)于有一個(gè)“水墊”作用;存在一個(gè)似碰而非碰的臨界值。中海油研究總院6大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究當(dāng)水深吃水比值從1.3減少1.1時(shí),橫搖、縱搖與垂蕩的附加質(zhì)量分別增加了3.3倍、5.3倍和5.7倍。隨著水深減小,橫搖固有周期比深水增大20%~41%。中海油研究總院7大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究隨著水深吃水比值降為1.15時(shí),橫搖阻尼系數(shù)增大約2.3倍。淺水深水隨著水深減小,水平系泊力增加約40%。中海油研究總院8大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究大型浮體淺水效應(yīng)主要研究結(jié)論:浮體橫搖的固有周期隨浮體底至海底距離的減小加大;隨著浮體底至海底距離減小,浮體的垂向運(yùn)動(dòng)幅度減小,但水平方向的運(yùn)動(dòng)加大;對(duì)于被系泊浮體,其系泊力比常規(guī)水深增大;浮體阻尼、附加質(zhì)量等水動(dòng)力參數(shù)發(fā)生很大變化,常規(guī)數(shù)值不可參考使用;大型浮體淺水效應(yīng)主要是浮體底部的水壓力作用;水深吃水比值可小于1.3(=1.1~1.25),存在一個(gè)臨界值。中海油研究總院9大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究2002年上海交大模型試驗(yàn)2011年荷蘭MARIN水池試驗(yàn)?zāi)P驮囼?yàn)結(jié)果:2002年,應(yīng)用大型浮體淺水效應(yīng)成果確定“海洋石油113”設(shè)計(jì)吃水為14.5m;2011年,在荷蘭MARIN水池試驗(yàn)中,沒有發(fā)生觸底情況,說明吃水參數(shù)設(shè)計(jì)合理;系泊力由800噸提高到1300噸。中海油研究總院10目錄1、技術(shù)背景2、大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究3、應(yīng)用案例中海油研究總院11中海油研究總院大型浮體主尺度優(yōu)化“大型浮體淺水效應(yīng)”應(yīng)用思路預(yù)報(bào)淺水環(huán)境下的系泊力預(yù)報(bào)浮體的波浪載荷獲得了大型浮體在淺水下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及水動(dòng)力特性變化規(guī)律:粘性、附加質(zhì)量、阻尼波頻運(yùn)動(dòng)、一階波浪力慢漂運(yùn)動(dòng)、慢漂力動(dòng)壓力應(yīng)用案例12中海油研究總院FPSO主尺度優(yōu)化設(shè)計(jì)原則:加大FPSO吃水、加大型深、加大船寬和縮小船長(三個(gè)加大,一個(gè)縮?。?;提高裝載體積、提高耐波性、改善總縱彎矩;FPSO船體鋼料重量WH與船長L、船寬B與型深D的關(guān)系:WH=k·L1.83·B0.75·D0.5

其中:k=0.00965用“大型浮體淺水效應(yīng)”方法設(shè)計(jì)FPSO主尺度,裝載能力可提高6~9%。應(yīng)用案例13中海油研究總院一、“海洋石油113”FPSO主尺度設(shè)計(jì):按傳統(tǒng)H/T>1.3概念,其FPSO吃水應(yīng)該是12.33m,這個(gè)吃水只能是12~13萬噸級(jí)的FPSO;將“海洋石油113”FPSO滿載設(shè)計(jì)吃水做到14.5m,突破了傳統(tǒng)的H/T>1.3的概念1.15;載重量提高了約3萬噸。應(yīng)用案例14中海油研究總院“海洋石油113”側(cè)視圖“海洋石油113”橫剖面圖“海洋石油113”淺水效應(yīng)原理圖一、“海洋石油113”FPSO主尺度設(shè)計(jì):應(yīng)用案例15中海油研究總院二、“海洋石油117”FPSO主尺度設(shè)計(jì):在蓬萊19-3油田的30萬噸級(jí)FPSO的主尺度設(shè)計(jì)上,外方接受了中方的建議方案:增大船寬與型深尺度,縮小船長尺度;30萬噸FPSO主尺度演變過程:船長(m)323313-3.2%船寬(m)54.363

16%型深(m)26.232.524%吃水(m)20.520-2.5%應(yīng)用案例16中海油研究總院“海洋石油113”16萬噸級(jí)FPSO

2004年8月投產(chǎn)“海洋石油117”30萬噸級(jí)FPSO

2009年5月投產(chǎn)應(yīng)用案例17中海油研究總院主要技術(shù)參數(shù)海洋石油113海洋石油117垂線間長(m)282313船寬(m)5163型深(m)20.632.5

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