本文關(guān)鍵詞：浮式鉆井生產(chǎn)儲油輪水動力特性的數(shù)值研究

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【摘要】：近些年來,全球能源的需求日益增長,各國競相爭奪開發(fā)深海蘊藏的油氣資源,深水油氣開采技術(shù)的掌握成為領(lǐng)先開采戰(zhàn)略的主動權(quán)。傳統(tǒng)意義上油氣開采需要專門的鉆采平臺系統(tǒng)和儲油平臺系統(tǒng),生產(chǎn)周期長、成本高且作業(yè)靈活性較差。浮式鉆井生產(chǎn)儲油輪(Floating,drilling,production,storage and offshore vessel,簡稱FDPSO)既具有較強的生產(chǎn)儲油特點,又具備鉆探和完井的功能,是集油礦鉆探、原油生產(chǎn)、儲備以及外輸?shù)裙δ苡谝惑w的海洋平臺。其優(yōu)越性能吸引了海洋石油工程界和眾多科研機構(gòu)的關(guān)注,一些船廠開始陸續(xù)建造。FDPSO有月池結(jié)構(gòu),使其在波浪環(huán)境下的安全可靠性分析不能借鑒于一般船舶。因此,對FDPSO水動力性能的研究具有重要意義。以一艘210米長的浮式鉆井生產(chǎn)儲油輪FDPSO為研究對象,采用水動力軟件AQWA數(shù)值模擬法,研究了南海海域下浮式鉆井生產(chǎn)儲油輪FDPSO的水動力特性。基于三維勢流理論,在頻域范圍內(nèi)分析了月池尺寸、位置、吃水下船體的六自由度的附加質(zhì)量和輻射阻尼系數(shù),研究了月池尺寸、位置、吃水對FDPSO總體水動力特性的影響。結(jié)果表明,月池內(nèi)流體的“活塞”振蕩會增大船體的垂蕩運動幅度;船體附加質(zhì)量和輻射阻尼系數(shù)存在極值,該極值對應(yīng)的波浪頻率與月池尺寸、吃水有關(guān),與位置無關(guān)。對比分析了FDPSO壓載載況和滿載載況的船體水動力參數(shù),包括運動響應(yīng)幅值算子、一階波浪激勵力和平均波浪漂移力,研究了頻域范圍內(nèi)兩種載況FDPSO的水動力特性。由于船體濕表面面積基本相似,滿載載況和壓載載況類似。根據(jù)卡明斯原理,采用頻域轉(zhuǎn)換時域的方法,模擬中國南海海域環(huán)境,對FDPSO進行船體/系泊纜時域耦合的運動響應(yīng)分析。初步設(shè)計了FDPSO的單點系泊系統(tǒng),選取南海一年一遇作業(yè)海況和百年一遇生存海況,進行了風(fēng)、浪、流不同組合工況下壓載FDPSO的平衡位置、運動響應(yīng)分析及鉆井和生存安全校核,驗證了FDPSO滿足作業(yè)和生存條件;分析了生存海況下系泊纜索的完整系泊和單纜破斷情況下的運動響應(yīng)和系泊張力,驗證了系泊纜索在完整工況和破損工況下的安全性并作出了相應(yīng)評估。
【關(guān)鍵詞】：FDPSO 水動力特性 數(shù)值模擬 月池 單點系泊
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.38
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 引言10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國內(nèi)外已建成的FDPSO12-14
• 1.2.2 FDPSO水動力研究進展14-15
• 1.2.3 系泊設(shè)計研究進展15-16
• 1.3 論文的研究內(nèi)容16-17
• 第2章 水動力分析基礎(chǔ)理論17-30
• 2.1 三維勢流理論17-21
• 2.1.1 坐標(biāo)系定義17-18
• 2.1.2 速度勢及定解條件18-20
• 2.1.3 格林函數(shù)20-21
• 2.2 水動力計算理論21-28
• 2.2.1 附加質(zhì)量和輻射阻尼系數(shù)21-22
• 2.2.2 一階波浪激勵力22-23
• 2.2.3 靜水回復(fù)力23-24
• 2.2.4 頻域運動方程24
• 2.2.5 二階波浪力24-25
• 2.2.6 時域分析25-28
• 2.3 AQWA簡介28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 月池對FDPSO水動力性能的影響分析30-43
• 3.1 水動力分析模型30-31
• 3.1.1 FDPSO的平臺參數(shù)30
• 3.1.2 水動力模型在AQWA中的條件設(shè)置30-31
• 3.1.3 固有周期計算結(jié)果31
• 3.2 月池對FDPSO附加質(zhì)量和輻射阻尼的影響分析31-41
• 3.2.1 月池尺寸對FDPSO附加質(zhì)量和輻射阻尼的影響分析32-36
• 3.2.2 月池位置對FDPSO附加質(zhì)量和輻射阻尼的影響分析36-38
• 3.2.3 月池吃水對FDPSO附加質(zhì)量和輻射阻尼的影響分析38-41
• 3.3 本章小結(jié)41-43
• 第4章 FDPSO頻域水動力特性分析43-52
• 4.1 水動力分析模型43
• 4.2 規(guī)則波和入射波在AQWA中的設(shè)置43-44
• 4.3 線性化阻尼矩陣44
• 4.4 運動響應(yīng)幅值算子的分析44-47
• 4.5 一階波浪激勵力的分析47-49
• 4.6 平均波浪漂移力的分析49-51
• 4.7 本章小結(jié)51-52
• 第5章 FDPSO時域水動力特性分析52-69
• 5.1 環(huán)境載荷52-54
• 5.1.1 風(fēng)載荷52-53
• 5.1.2 流載荷53
• 5.1.3 波浪載荷53-54
• 5.2 系泊力54-56
• 5.2.1 系泊靜力計算55
• 5.2.2 系泊動力計算55-56
• 5.3 時域水動力分析56-63
• 5.3.1 錨泊參數(shù)56-58
• 5.3.2 海洋環(huán)境條件58
• 5.3.3 結(jié)果分析58-63
• 5.4 系泊系統(tǒng)的影響分析63-68
• 5.4.1 完整系泊時域分析結(jié)果63-66
• 5.4.2 單纜破斷時域分析結(jié)果66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第6章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-75
• 在學(xué)期間科研成果情況75

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7 記者 袁一德;青海鉆井半年進尺十萬米[N];中國石油報;2003年

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10 劉娟　吳德鵬;鉆井一公司蘇丹項目進尺突破五萬米[N];黑龍江日報;2011年

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1 劉振華;浮式鉆井生產(chǎn)儲油輪水動力特性的數(shù)值研究[D];集美大學(xué);2016年

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本文編號：532482