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原文传递深水FPSO与管线的耦合分析

论文题名：	深水FPSO与管线的耦合分析
关键词：	海洋平台;多点系泊;立管布置;外输油管;动力响应;耦合计算;深水油区
摘要：	油气资源依然是人类未来发展的重要战略资源，海洋石油特别是深水石油成为弥补油气供需缺口的重要领域。西非海域的油气储量巨大，已经成为世界海洋油气工业最具活力的投资区域，被誉为“真正”深水油区。“多点系泊FPSO+自由站立式立管群+外输浮筒+穿梭油轮”的开发模式已经在西非深水油气田开发中得到了广泛应用，是研究西非深水工程关键技术必不可少的内容。在此背景之下，本文对西非深水油气开发工程中的FPSO及其外输系统进行了一系列的研究分析，结合了数值计算和模型试验两种方法着重探讨了FPSO和外输系统在西非特殊海况条件下的耦合水动力性能。　　首先，基于三维势流理论对FPSO系泊系统的总体性能做数值分析，随后在海洋工程深水试验池对FPSO系泊系统进行模型水池试验，由于试验水池的水深无法达到全尺寸模拟超深水FPSO系泊系统的条件，则先对其系泊系统在垂直方向进行等效截断设计，本文基于静力和动力相似准则提出了具体的截断方案及相关计算公式，通过对比截断前后系泊系统的静态及动态特征来验证等效截断设计方案的合理有效性。在此基础上完成了水池模型试验，将模型试验结果和理论数值计算结果进行对比分析，验证了理论数值计算的可靠性，同时为后续的FPSO系泊系统与管线的耦合计算提供了基础模型。　　然后，使用大型时域耦合动态分析软件Orcaflex，在得到验证的FPSO系泊系统的模型基础上，分别添加建立立管系统和外输油管系统，在时域下采取理论数值计算分析的方法，分别使用耦合和非耦合分析方法对“FPSO系泊系统+自由站立式立管系统”和“FPSO系泊系统+外输油管系统”进行分析，充分考虑外输系统对FPSO总体运动响应和系泊系统受力特性的影响，对比研究自由站立式立管系统和外输油管系统的存在对原系统动力响应的影响以及耦合和非耦合分析方法计算的区别，并得到了以下结论：FSHR的存在对于FPSO动力响应的影响不大，但是立管布置形式和流的存在对于FPSO动力响应的影响较大，不可忽略；而外输油管的存在对于FPSO动力响应的影响较大，在实际工程项目研究中必须采用耦合计算模型；因此在研究西非海域深水油气工程中不能忽略整个系统的全耦合计算分析。
作者：	郭宇
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	孙丽萍
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文