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FPSO软刚臂单点系泊系统原型测量及分析评价

作　者: 齐兴斌
导　师: 毕祥军; 岳前进
学　校: 大连理工大学
专　业: 工程力学
关键词: FPSO 软刚臂单点系泊系统 原型测量 多刚体动力法
分类号: TE953
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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引　用: 3次
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内容摘要


FPSO作为一种重要的海洋工程装备是全海式模式开发的核心单元,越来越广泛地应用于世界各地的海洋油气开发。系泊系统是对FPSO进行系泊定位的关键设施,在我国渤海海域广泛采用软刚臂单点系泊系统对FPSO进行系泊。软刚臂单点系泊系统主要采用理论数值分析与水池模型实验相结合的方法进行设计。由于设计理论的不成熟、环境荷载的不确定性以及结构运动的复杂性,近年来软刚臂单点系泊系统出现了多次事故。随着国家对能源需求的增长以及人们对海洋工程结构安全重视程度的提高,迫切地需求一种新的手段来对软刚臂系泊结构的运动进行研究,保障其系泊结构的安全。针对软刚臂单点系泊系统设计和分析中存在的问题,以及对近年来软刚臂系泊结构失效事故的分析,本文对软刚臂系泊系统开展了原型测量和分析评价工作。通过对渤海油田浅水FPSO软刚臂单点系泊系统构建原型测量系统,长期获取系泊腿和Yoke的实时姿态信息和应变响应信息,发展了基于多刚体动力学的软刚臂系泊力计算分析方法。动力法计算结果与基于应变响应的计算结果对比,二者吻合良好,且动力法计算结果比传统的静力法计算结果准确度更高。动力学算法和实测结果相结合,完善和丰富了浅水软刚臂系泊系统的监测信息评价技术和预警技术,进一步的保障了FPSO系泊系统的安全。此外,本文还对原型测量中发现的一些结构特殊运动如共振等进行了分析和研究。对浅水FPSO软刚臂系泊结构开展原型测量,在国内尚属首次,具有重要的工程实际意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
1. FPSO的发展及其系泊系统  9-25
  1.1 前言  9-10
  1.2 FPSO发展简述  10-15
    1.2.1 FPSO简介  10-11
    1.2.2 FPSO发展历史及现状  11-12
    1.2.3 FPSO的最新发展趋势  12-13
    1.2.4 我国FPSO的发展现状  13-15
  1.3 FPSO系泊系统  15-24
    1.3.1 FPSO单点系泊系统  15-21
    1.3.2 FPSO多点系泊系统  21-23
    1.3.3 FPSO动力定位系统  23-24
  1.4 本章小结  24-25
2 FPSO软刚臂单点系泊系统设计研究  25-38
  2.1 渤海FPSO系泊系统选型  25-26
  2.2 软刚臂单点系泊系统结构设计与分析  26-36
    2.2.1 软刚臂单点系泊系统工作原理  27
    2.2.2 软刚臂单点系泊系统基本设计参数分析  27-30
    2.2.3 软刚臂单点系泊系统系泊刚度设计  30-32
    2.2.4 渤海现役软刚臂系泊刚度设计研究  32-35
    2.2.5 软刚臂系泊系统基本设计小结  35-36
  2.3 本章小结  36-38
3 软刚臂单点系泊系统原型测量技术研究  38-62
  3.1 前言  38
  3.2 海洋结构研究方法  38-43
    3.2.1 理论数值分析  39-40
    3.2.2 模型实验方法  40
    3.2.3 现场原型测量  40-43
  3.3 软刚臂单点系泊原型测量系统设计  43-44
  3.4 环境要素监测  44-49
    3.4.1 海浪要素监测  45-47
    3.4.2 风速风向监测  47-48
    3.4.3 海流要素监测  48-49
  3.5 FPSO船体姿态监测  49-51
    3.5.1 船体位置监测  50
    3.5.2 船体姿态测量  50-51
  3.6 软刚臂系泊力监测  51-60
    3.6.1 基于应变响应的软刚臂系泊力间接测量技术  52-56
    3.6.2 基于姿态响应的软刚臂系泊力间接测量技术  56-60
  3.7 原型测量集成显示软件  60-61
  3.8 本章小结  61-62
4 基于实测的FPSO软刚臂系泊系统运动特性分析  62-75
  4.1 前言  62
  4.2 软刚臂系泊系统静力分析  62-67
  4.3 软刚臂系泊系统动力分析  67-71
  4.4 基于实测的软刚臂系泊系统动力特性分析  71-74
    4.4.1 实测系泊刚度曲线对比  71-72
    4.4.2 动力法计算结果与基于应变实测结果对比  72-73
    4.4.3 动力法计算结果与静力法计算结果对比  73-74
  4.5 本章小结  74-75
5 基于实测的软刚臂系泊系统安全评价与风险分析  75-81
  5.1 基于实测的软刚臂系泊系统安全评价  76-77
  5.2 基于实测的软刚臂系泊系统风险分析  77-80
  5.3 本章小结  80-81
6. 结论与展望  81-83
参考文献  83-86
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  86-87
致谢  87-88

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油机械设备与自动化 > 海上油气田开发开采机械设备 > 仪器、仪表与辅助设备
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