【摘要】：隨著全球能源需求不斷增加,陸上油氣資源日漸枯竭,油氣資源勘探開發(fā)不斷向海洋發(fā)展。目前,近海油氣資源的開發(fā)已具有一定規(guī)模,深海油田尚待開發(fā),油氣開發(fā)的熱點海域逐漸從淺海、半淺海向深海延伸。深海油氣開采技術(shù)的突破是海洋油氣開采長期戰(zhàn)略的關(guān)鍵因素。因此,本論文結(jié)合南海海域海況條件,對浮式鉆井生產(chǎn)儲油輪(Floating Drilling Production Storage and Offloading,簡稱FDPSO)采用數(shù)值計算與模型試驗相結(jié)合的方法,對FDPSO進(jìn)行多點系泊系統(tǒng)研究,為FDPSO的工程應(yīng)用發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)提供較為完善的理論依據(jù)及技術(shù)支持。FDPSO是具備原油生產(chǎn)、油礦鉆探、儲備以及外輸?shù)榷喙δ艿暮Ｑ笃脚_,是在浮式生產(chǎn)儲油系統(tǒng)(Floating Production Storage and Offloading,簡稱FPSO)基礎(chǔ)上結(jié)合鉆井設(shè)備發(fā)展而來,集生產(chǎn)、鉆井、儲存和裝卸于一體,同時也集發(fā)電、供熱和通訊指揮等于一體,是技術(shù)密集和危險源高度集中的生產(chǎn)裝置。針對南海海域不同海況下多點系泊FDPSO,利用頻域計算得到FDPSO水動力參數(shù),基于卡明斯脈沖理論并結(jié)合環(huán)境載荷以及系泊載荷,建立FDPSO多點系泊系統(tǒng)時域耦合運動方程,開展FDPSO船體/系泊時域耦合水動力性能數(shù)值分析研究。通過數(shù)值計算方法研究FDPSO船體六自由度響應(yīng)靜水自由衰減運動和在單位波幅規(guī)則波作用下浮體的運動響應(yīng),分析靜水衰減曲線獲得FDPSO船體六自由度固有周期及船體六自由度運動響應(yīng)算子(RAO)。并通過優(yōu)化系泊材料、系泊纜布置方式與系泊纜軸向剛度,選取最優(yōu)的系泊系統(tǒng)布置方案,利用最優(yōu)的系泊系統(tǒng)布置方案進(jìn)行FDPSO在南海海域風(fēng)浪流同向生產(chǎn)作業(yè)時的數(shù)值模擬計算,驗證數(shù)值模擬計算的精確性。與此同時,進(jìn)行FDPSO系泊系統(tǒng)水動力模型試驗,為優(yōu)化FDPSO總體方案、月池、生產(chǎn)系統(tǒng)、鉆井系統(tǒng)以及系泊系統(tǒng)的設(shè)計提供參考依據(jù),也為數(shù)值計算提供有效驗證。模型試驗包括靜水中自由衰減試驗、系泊狀態(tài)下的自由衰減試驗以及多點系泊模型風(fēng)浪流聯(lián)合作用試驗。靜水衰減試驗獲得了自由狀態(tài)下的FDPSO橫搖、縱搖以及系泊狀態(tài)下的船體縱蕩、橫蕩運動的固有周期和阻尼特性。風(fēng)浪流模型試驗測量獲得了南海海域生存及作業(yè)海況下的,不同浪向組合下的多點系泊系統(tǒng)下的FDPSO船體的運動特性及系泊纜動力特性,較為系統(tǒng)完整的研究了該種系泊方式下的FDPSO定位性能。通過模型試驗與數(shù)值計算結(jié)果的有效對比,驗證了數(shù)值計算方法的有效性與可靠性。
[Abstract]:With the increasing global energy demand and the depletion of onshore oil and gas resources, exploration and development of oil and gas resources continue to develop to the ocean. At present, offshore oil and gas resources development has a certain scale, deep-sea oil fields need to be developed, the hot areas of oil and gas development gradually extend from shallow to semi-shallow to deep-sea. The breakthrough of deep-sea oil-gas mining technology is the key factor of long-term strategy for offshore oil and gas exploitation. Therefore, considering the sea conditions in the South China Sea, this paper adopts the method of numerical calculation and model test to study the multi-point mooring system of the floating drilling production and storage tanker (FDPSO) by combining the numerical calculation with the model test. Providing perfect theoretical basis and technical support for the development of engineering application and key technologies of FDPSO. FDPSO is an offshore platform with many functions, such as crude oil production, oil drilling, reserve and transportation. Developed on the basis of floating production and oil storage system (Floating Production Storage and Offloading,) and combined with drilling equipment, it integrates production, drilling, storage and loading and unloading, and also integrates power generation, heating and communication command. Is a technology-intensive and highly concentrated hazardous production equipment. Based on Cummins pulse theory and combined with environment load and mooring load, the time-domain coupled motion equation of FDPSO multi-point mooring system is established based on Cummins pulse theory and combined with environment load and mooring load, according to the multi-point mooring FDPSO, under different sea conditions in the South China Sea. The coupled hydrodynamic performance of FDPSO hull / mooring in time domain is studied numerically. The free attenuation motion of FDPSO hull with six degrees of freedom and the motion response of floating body under the action of unit amplitude regular wave are studied by numerical method. Analysis of hydrostatic attenuation curve to obtain the natural period of six degrees of freedom of FDPSO hull and the kinematic response operator (RAO). Of the hull of six degrees of freedom By optimizing the mooring material, mooring cable arrangement and mooring cable axial stiffness, the optimal mooring system layout scheme is selected. The optimal mooring system layout scheme is used to simulate the wind and wave currents in the South China Sea (SCS) in the same direction, and the accuracy of the numerical simulation is verified. At the same time, the hydrodynamic model test of FDPSO mooring system is carried out, which provides a reference for optimizing the design of FDPSO general scheme, moon pool, production system, drilling system and mooring system, and also provides an effective verification for numerical calculation. The model tests include the free attenuation test in static water, the free attenuation test in mooring state and the combined wind, wave and current test of multi-point mooring model. The natural period and damping characteristics of FDPSO rolling, pitching and mooring are obtained by static water attenuation test. The motion characteristics and mooring dynamic characteristics of FDPSO hull under multi-point mooring system with different combination of waves and directions were measured by wind wave current model test in the South China Sea. The FDPSO positioning performance under this mooring mode is studied systematically and completely. The validity and reliability of the numerical method are verified by comparing the results of model test and numerical calculation.
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.38

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本文編號：2244481