大型浮體淺水效應技術與應用

中海油研究總院范模蘇州2013年9月大型浮體淺水效應技術與應用2013年(第四屆)海洋石油工程技術年會21、技術背景2、大型浮體淺水效應技術研究3、應用案例目錄中海油研究總院3技術背景背景情況：2000年，在蓬萊19-3油田開發(fā)的30萬噸舊油輪改裝方案中，一次模型試驗時發(fā)現(xiàn)的，浮體隨水深變淺時，其運動狀態(tài)改變了，垂向運動變小，水平運動變大的現(xiàn)象；2002年11月，申請國家863“渤海大油田勘探開發(fā)關鍵技術”中的“淺水超大型浮式生產儲油系統(tǒng)關鍵技術”研究課題；2004年10月課題驗收，取得重大技術突破，從理論分析、數(shù)值模擬和模型試驗研究上找到了規(guī)律，得到船底至海底間隙的臨界值，總結了“大型浮體淺水效應”的FPSO主尺度設計的方法；成果應用在了“海洋石油113”和“海洋石油117”FPSO的主尺度設計上，解決了渤海淺水中應用大型FPSO的實際問題。中海油研究總院41、技術背景2、大型浮體淺水效應技術研究3、應用案例目錄中海油研究總院5大型浮體淺水效應技術研究基本原理：λ＝H/TH為水深，T為浮體吃水；常規(guī)理論認為：當=1.3，船舶吃水參數(shù)設計應小心，當心船舶碰底。我們試驗結果表明，船底距離海底距離可以更加小，不會發(fā)生觸底，浮體垂向運動減少，水平運動加大；當吃水越接近水深時，垂向運動越明顯，相當于有一個“水墊”作用；存在一個似碰而非碰的臨界值。中海油研究總院6大型浮體淺水效應技術研究當水深吃水比值從1.3減少1.1時，橫搖、縱搖與垂蕩的附加質量分別增加了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大型浮體淺水效應技術研究隨著水深吃水比值降為1.15時，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大型浮體淺水效應技術研究大型浮體淺水效應主要研究結論：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，浮體的垂向運動幅度減小，但水平方向的運動加大；對于被系泊浮體，其系泊力比常規(guī)水深增大；浮體阻尼、附加質量等水動力參數(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），存在一個臨界值。中海油研究總院9大型浮體淺水效應技術研究2002年上海交大模型試驗2011年荷蘭MARIN水池試驗模型試驗結果：2002年，應用大型浮體淺水效應成果確定“海洋石油113”設計吃水為14.5m；2011年，在荷蘭MARIN水池試驗中，沒有發(fā)生觸底情況，說明吃水參數(shù)設計合理；系泊力由800噸提高到1300噸。中海油研究總院10目錄1、技術背景2、大型浮體淺水效應技術研究3、應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”應用思路預報淺水環(huán)境下的系泊力預報浮體的波浪載荷獲得了大型浮體在淺水下的運動響應及水動力特性變化規(guī)律：粘性、附加質量、阻尼波頻運動、一階波浪力慢漂運動、慢漂力動壓力應用案例12中海油研究總院FPSO主尺度優(yōu)化設計原則：加大FPSO吃水、加大型深、加大船寬和縮小船長（三個加大，一個縮?。?；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的關系：WH=k·L1.83·B0.75·D0.5

其中:k=0.00965用“大型浮體淺水效應”方法設計FPSO主尺度，裝載能力可提高6~9%。應用案例13中海油研究總院一、“海洋石油113”FPSO主尺度設計：按傳統(tǒng)H/T>1.3概念，其FPSO吃水應該是12.33m，這個吃水只能是12~13萬噸級的FPSO；將“海洋石油113”FPSO滿載設計吃水做到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。應用案例14中海油研究總院“海洋石油113”側視圖“海洋石油113”橫剖面圖“海洋石油113”淺水效應原理圖一、“海洋石油113”FPSO主尺度設計：應用案例15中海油研究總院二、“海洋石油117”FPSO主尺度設計：在蓬萊19-3油田的30萬噸級FPSO的主尺度設計上，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%應用案例16中海油研究總院“海洋石油113”16萬噸級FPSO

2004年8月投產“海洋石油117”30萬噸級FPSO

2009年5月投產應用案例17中海油研究總院主要技術參數(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