大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)與應(yīng)用

中海油研究總院范模蘇州2013年9月大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)與應(yīng)用2013年(第四屆)海洋石油工程技術(shù)年會21、技術(shù)背景2、大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究3、應(yīng)用案例目錄中海油研究總院3技術(shù)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(yùn)動狀態(tài)改變了，垂向運(yùn)動變小，水平運(yùn)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(guān)鍵技術(shù)”中的“淺水超大型浮式生產(chǎn)儲油系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”研究課題；2004年10月課題驗收，取得重大技術(shù)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(jié)了“大型浮體淺水效應(yīng)”的FPSO主尺度設(shè)計的方法；成果應(yīng)用在了“海洋石油113”和“海洋石油117”FPSO的主尺度設(shè)計上，解決了渤海淺水中應(yīng)用大型FPSO的實(shí)際問題。中海油研究總院41、技術(shù)背景2、大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究3、應(yīng)用案例目錄中海油研究總院5大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究基本原理：λ＝H/TH為水深，T為浮體吃水；常規(guī)理論認(rèn)為：當(dāng)=1.3，船舶吃水參數(shù)設(shè)計應(yīng)小心，當(dāng)心船舶碰底。我們試驗結(jié)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(yùn)動減少，水平運(yùn)動加大；當(dāng)吃水越接近水深時，垂向運(yùn)動越明顯，相當(dāng)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(yīng)技術(shù)研究當(dāng)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(zhì)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(yīng)技術(shù)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(yīng)技術(shù)研究大型浮體淺水效應(yīng)主要研究結(jié)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(yùn)動幅度減小，但水平方向的運(yùn)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(zhì)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(yīng)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(yīng)技術(shù)研究2002年上海交大模型試驗2011年荷蘭MARIN水池試驗?zāi)Ｐ驮囼灲Y(jié)果：2002年，應(yīng)用大型浮體淺水效應(yīng)成果確定“海洋石油113”設(shè)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(shè)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(shù)背景2、大型浮體淺水效應(yīng)技術(shù)研究3、應(yīng)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(yīng)”應(yīng)用思路預(yù)報淺水環(huán)境下的系泊力預(yù)報浮體的波浪載荷獲得了大型浮體在淺水下的運(yùn)動響應(yīng)及水動力特性變化規(guī)律：粘性、附加質(zhì)量、阻尼波頻運(yùn)動、一階波浪力慢漂運(yùn)動、慢漂力動壓力應(yīng)用案例12中海油研究總院FPSO主尺度優(yōu)化設(shè)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?。惶岣哐b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(guān)系：WH=k·L1.83·B0.75·D0.5

其中:k=0.00965用“大型浮體淺水效應(yīng)”方法設(shè)計FPSO主尺度，裝載能力可提高6~9%。應(yīng)用案例13中海油研究總院一、“海洋石油113”FPSO主尺度設(shè)計：按傳統(tǒng)H/T>1.3概念，其FPSO吃水應(yīng)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(shè)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(yīng)用案例14中海油研究總院“海洋石油113”側(cè)視圖“海洋石油113”橫剖面圖“海洋石油113”淺水效應(yīng)原理圖一、“海洋石油113”FPSO主尺度設(shè)計：應(yīng)用案例15中海油研究總院二、“海洋石油117”FPSO主尺度設(shè)計：在蓬萊19-3油田的30萬噸級FPSO的主尺度設(shè)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(yīng)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(chǎn)“海洋石油117”30萬噸級FPSO

2009年5月投產(chǎn)應(yīng)用案例17中海油研究總院主要技術(shù)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