在南海环境条件下深水典型TLP的运动响应分析
张力腿安装及在位状态受力分析与强度评估

张力腿安装及在位状态受力分析与强度评估王世圣;谢彬【摘要】张力腿用于系泊TLP平台,为TLP系统的重要组成部分。
设计要求必须进行安装和在位分析,以保证平台的安全性。
张力腿在安装下主要承受波浪和流载荷作用,而在位状态还要受到平台偏移的影响。
为准确计算张力腿内力,建立了张力腿安装和在位状态下的有限元模型,采用时域分析的方法进行分析。
根据张力腿的实际结构,考虑了多种载荷,包括风、流、波浪、静水力和重力的影响。
对张力腿内力进行了数值计算。
计算结果给出了张力腿在不同状态下的最大内力,并依据规范对张力腿的总体强度进行评估。
【期刊名称】《海洋工程装备与技术》【年(卷),期】2018(005)005【总页数】6页(P327-332)【关键词】平台;张力腿;外载荷;内力分析;强度评估【作者】王世圣;谢彬【作者单位】[1]中海油研究总院有限公司,北京100028;[1]中海油研究总院有限公司,北京100028;【正文语种】中文【中图分类】U656.60 引言TLP是一种典型深水浮式平台,因采用一组张紧钢管系泊,所以又称为张力腿平台。
无论在安装还是在位状态下,张力腿必须始终保持受拉状态,张力腿预张力在安装时依靠浮筒产生浮力张紧,在位状态下由平台浮体的剩余浮力提供。
张力腿在安装和在位状态下,由于风、浪、流环境载荷的作用,将产生大幅度的偏移,作用在张力腿上的张力随平台偏移而增大,同时产生截面弯矩。
在TLP系统中张力腿是平台的重要组成部分,设计要求其必须满足规范要求,以保证平台在安装和在位状态下的安全性。
以南海油气田为目标完成了TLP设计。
为验证TLP张力腿的设计是否满足要求,本文采用有限元法,分析了安装和在位状态下的偏移和所承受的张力和弯矩,对影响张力腿张力的因素进行了讨论,最终依据规范API RP 2T[1]对张力腿的强度进行了评估。
1 张力腿的安装分析TLP系统主要由浮体、张力腿和立管构成。
TLP的安装过程分为两个阶段,首先是张力腿预安装,通过安装船按设计长度将张力腿安装在海底地基上,张力腿底部依靠专用连接接头与基座连接,张力腿自由站立状态靠顶部安装浮力筒提供预张力,为防止张力腿相互干涉,一般用钢缆连在一起。
极端海况下深水单点系泊系统 FPSO运动响应分析

极端海况下深水单点系泊系统 FPSO运动响应分析袁洪涛;曾骥;莫建;康庄;王超;王钰涵【摘要】The motion responses and mooring strength of a 150 000-ton FPSO in 500-year extreme sea conditions have been studied , and technical analysis for the basic design and detailed design of the FPSO isprovided .The effects of 500-year wave dominated condition ,500-year wind dominated condition and 500-year current dominated condition on 150 000-ton single-point mooring FPSO motion response have been calculated by AQWA and OR-CAFLEX.The calculation results show motion responses in ballast condition are bigger than those in fully loaded condition, and motion responses of 500-year wave dominated condition are bigger than that of 500-year wind and current dominatedcondition .When directions of wave , wind and current are at angles , the motion responses are large.%针对500年一遇的极端海况条件,对15万吨深水单点系泊系统FPSO的运动响应和系泊线受力特性进行了研究,为FPSO后续的基本设计和详细设计提供技术分析依据。
深水半潜平台的环境载荷分析

速 。
注 : /为 有 效 波 高 ; p为谱 峰周 期 ;T 3 T z为 过 零 周 期
2 目标平 台的风载荷计算
风 载荷对 活动 式 平 台 的结 构 强 度 、 浮稳 性 漂
和着 底稳 性影 响 较 大 , 而且 由于 活 动式 平 台的定 位方 向 是 可 变 的 , 因此 , 台定 位 时 也 应考 虑 风 平
S h CC
() 1
式 中 :— —风 压力 ,N; p k
— —
设 计风 速 , / ; ms
的正 投影 面积 , m
s —— 平 台在正 浮 或倾 斜 状 态 时 , 风 构 件 受 c 、 —受 风构 件 的高度及 形状 系数 ; c—
有关 。所 以 , 虑 通 过平 均 风 速 与 阵风 谱 来 描述 考 其对 平 台系泊状 态 下 的平 均位 移及 最大位 移 的影
响。
8 5
第一作者简介 : 肖丽娜 (9 0一) 女 , 18 , 硕士 , 工程 师。 研究方 向: 船舶与海洋工程结构物设计制造
E- a l Xioi a c i . o m i : a ln @ sc c m
深水 半 潜 平 台 的环境 载荷 分 析
肖丽 娜 。 索双武
( 中船重工船舶设计研究 中心有限公 司, 北京 10 8 ) 0 0 1 摘 要: 通过对南海水域环境下 的深水式半潜生产平 台的 自存和作业 两种工况 的风载荷 、 波浪 载荷和海
流载荷 计算 , 得到该平 台的环境载荷特 点 , 从计 算结果 看 , 载荷 、 风 流载荷 和波浪 载荷对平 台 的影 响相 近, 因
AQWA和HARP在TLP整体性能分析中的应用对比

AQWA和HARP在TLP整体性能分析中的应用对比高静坤;梁园华;刘浩;韦斯俊;杨清峡【摘要】利用水动力分析软件AQWA和HARP分别对中国南海水深400 m左右的某潜在开发油田拟采用的张力腿平台进行波浪绕射/辐射、静态偏移和自由衰减分析,与模型试验结果进行对比结果表明,AQWA和HARP都能用于张力腿平台的波浪绕射/辐射分析、静态偏移和自由衰减分析,但是在进行时域动态耦合分析时,HARP软件对于二阶波浪载荷的预报比AQWA软件更为准确.%A global performance of tension leg platform (TLP), which is potentially applied in China South sea, was analyzed by using hydrodynamic analysis software AQWA and HARP.The analysis on wave diffraction and radiation, static offset and free decay was performed by using these two software and the results were compared to the model test results.Coupled dynamic analysis in time domain was performed to predict the TLP motion in 1000-years sea state.The results showed that AQWA and HARP can both be used in analysis on wave diffraction and radiation, static offset and free decay of TLP, while HARP is more suitable in coupled dynamic analysis for TLP in time domain than AQWA.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】5页(P156-160)【关键词】张力腿平台;整体性能分析;AQWA;HARP【作者】高静坤;梁园华;刘浩;韦斯俊;杨清峡【作者单位】中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东深圳 518000;中国船级社海工技术中心,北京 100007;中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东深圳518000;中国船级社海工技术中心,北京 100007;中国船级社海工技术中心,北京100007【正文语种】中文【中图分类】U674.38随着海洋油气开发不断向深水挺进,适用于深海的新型浮式平台逐渐成为深海油气开发的首选。
关于张力腿平台若干术语的定名问题

关于张力腿平台若干术语的定名问题作者:周风啸来源:《中国科技术语》2009年第03期摘要:根据国内外有关文献资料,探讨张力腿平台若干术语的定名问题,给出这些术语的译名和释义。
关键词:张力腿平台,术语,译名,释义张力腿平台(tension leg platform,TLP)是一种主要用于深水作业的海洋平台,1954年由美国人马什(R.Marsh)提出该型平台方案。
TLP的广泛应用是在20世纪90年代以后,特别是在2000年以后。
因此,有关TLP的术语主要也是在近十几年才涌现出来的。
例如,表示TLP高频垂向振动响应现象的“ringing”一词,就是在1993年才开始使用的。
由于这些术语出现的时间太晚,甚至是最新的中外文词典都来不及予以收录,这使其成了阅读和理解TLP技术文件的“拦路虎”。
在此探讨TLP若干术语的定名问题,给出这些术语的译名和释义。
一 TLP概念设计自1984年世界上第一座TLP“赫顿”号问世以来,TLP技术经过了20多年的发展,提出了一系列该型平台的概念设计。
这些设计虽然并未付诸建造,但却为该型平台的研究提供了重要的参考依据,引起了国内外专家学者的重视。
现在,笔者根据这些概念设计的发明者斯里尼万桑(N.Srinivasan)等人-4]的说明,以及中国学者董艳秋等人的介绍,给出它们的译名和释义:悬式张力腿平台(suspended tension leg platform,STLP):一种张力腿平台的概念设计,由贾根纳撒(S.Jagannathan)于1992年提出。
悬式张力腿平台包括上下两个平台,上平台浮力大于自重,下平台浮力小于自重,两者通过张力腿连接。
下平台为悬式平台,具有很大的水下重量,用来平衡上平台的剩余浮力。
张力筏导管架(tension raft jacket,TRJ):一种张力腿平台的概念设计,由阿博特(P.Abbott)等人于1994年提出。
张力筏导管架包括带垂向张力系泊系统的水下浮箱,以及位于该浮箱之上的常规导管架式平台。
南海深水钻完井技术挑战及对策

南海深水钻完井技术挑战及对策刘正礼;胡伟杰【摘要】南海深水区海洋环境恶劣,台风和孤立内波频发,深水钻完井工程设计和作业难度大、风险高。
为提高我国深水油气勘探开发技术水平,实现海上钻完井技术研发、工程设计和作业能力由浅水向深水和超深水的跨越式发展,经过十余年技术攻关和作业实践,形成了具有自主知识产权的深水钻完井关键技术体系,首次建立了深水钻完井作业指南、技术标准和规范体系,克服了南海特殊环境条件下的技术挑战和作业难题,满足了深水油气钻完井安全、高效的作业要求,并钻成了最大作业水深近2500 m的第1批自营深水井,开启了我国油气勘探开发挺进深水的新征程。
%In the deepwater areas in the South China Sea, the marine environment is inclement, typhoon and isolated internal wave frequently occur, and the engineering design and operation of deepwater drilling and completion feature great dififculty and high risk. In order to improve the exploration and development technology of deepwater oil and gas in China, and realize the leapfrog development of technical research and development, engineering design and operation capacity of offshore drilling and completion from shallow water to deepwater and ultra-deepwater, after about 10 years technological breakthroughs and operation practices, the key technical system of deepwater drilling and completion with proprietary intellectual property rights has been formed, the operation guide, technical standard and speciifcation system of deepwater drilling and completion has been established for the ifrst time, the technical challenges and opera-tion dififculties under specialenvironmental conditions in the South China Sea have been overcome, the safe and efifcient operation requirements of deepwater oil and gas drilling and completion have been satisifed, the ifrst batch of deepwater wells with the maximum operation water depth of 2 500 m have been drilled, and the new journey in the deepwater oil and gas exploration and development of China has been started.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P8-12)【关键词】南海;深水;钻完井;历程;技术挑战;对策【作者】刘正礼;胡伟杰【作者单位】中海石油中国有限公司深圳分公司,广东深圳 518067;中国海洋石油总公司,北京 100010【正文语种】中文【中图分类】TE52我国南海是世界四大油气聚集地之一,其中70%蕴藏于深水区。
API X65钢深水顶端张紧立管动力响应数值仿真研究

API X65钢深水顶端张紧立管动力响应数值仿真研究周灿丰;帅潇;焦向东;段梦兰【摘要】Top tensioned risers are widely used in deepwater platforms,and are easily to be damaged for complex marine environmental loads,so dynamic responses of which should be researched carefully.A model was established using ABAQUS to describe top tensioned risers of tension leg platforms located in China south sea,and water depth of the model was set as 1 500 m. Marine engineering model AQUA was applied to add wave and current effects on riser,and to output stress time curves at different positions along the riser.Results of calculation demonstrate that becauseof strong wave and current effect,the location with the largest fatigue damage rate of the riser is 4 m below sea level.%顶端张紧立管广泛用于深水海洋平台之中,所处海洋环境非常复杂而容易产生疲劳损伤,因此动力响应研究非常重要。
在ABAQUS中建立了张力腿平台顶端张紧立管模型,水深设为1500 m、海域为南中国海。
某海域极端环境下15万吨级FPSO波浪荷载数值研究

第21卷第4期装备环境工程2024年4月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING·109·某海域极端环境下15万吨级FPSO波浪荷载数值研究刘中柏1,高宁波2*,唐鑫彤3,徐业峻1(1.中海油能源发展股份有限公司采油深圳分公司,广东 深圳 518052;2.武汉船舶职业技术学院,武汉 430050;3.中国船级社海工技术中心,天津 300457)摘要:目的评估在役15万吨级FPSO在某海域百年一遇极端波浪作用下典型横剖面的水动力特性,进而得到FPSO的极值荷载,作为FPSO返坞改造的关键控制参数。
方法基于国产自主三维频域线性势流软件COMPASS-WALCS,建立15万吨级FPSO湿表面网格模型,根据三维绕射-辐射理论,计算湿表面上的水动力荷载,将每个绕射单元上的水动压力直接映射到结构模型上进行计算。
采用谱分析方法对百年一遇海况进行分析,得到短期运动极值响应。
对响应幅值算子(RAO)和波能谱密度进行谱分析,得到极端波浪下的响应谱,进而得到浮体运动和波浪荷载短期预报各种统计值,利用统计方法求得短期响应的最大值。
结果计算了船中部Fr143横剖面的载荷极值,即垂向弯矩、垂向剪力、剖面型心加速度等,发现船舶迎浪时弯矩值最大,随着浪向角增大,弯矩值逐渐减小,剖面垂向剪力则随着浪向角增大逐渐增大。
结论 FPSO 在极端波浪作用下,其大迎浪角条件下荷载更加危险,需要给予格外关注。
关键词:浮式生产储卸油装置;势流理论;极端波浪;响应幅值算子;水平弯矩;加速度中图分类号:TG630 文献标志码:A 文章编号:1672-9242(2024)04-0109-07DOI:10.7643/ issn.1672-9242.2024.04.013Wave Loads of a 150 000-ton FPSO in Extreme Environment of a Sea AreaLIU Zhongbai1, GAO Ningbo2*, TANG Xintong3, XU Yejun1(1. CNOOC Energy Technology & Service-Oil Production Services Co., Guangdong Shenzhen 518052, China;2. Wuhan Institute of Shipbuilding Technology, Wuhan 430050, China;3. China Classification SocietyOcean Engineering Technology Center, Tianjin 300457, China)ABSTRACT: The work aims to evaluate the hydrodynamic characteristics of a typical cross section of a 150 000-ton FPSO un-der extreme wave conditions, occurring in a once-in-a-century wave climate in the South China Sea to obtain the extreme load imposed on the FPSO and use it as a critical control parameter for the FPSO’s dry-dock retrofit. Based on the domestically de-veloped 3D frequency-domain linear potential flow software COMPASS-WALCS, a wet surface grid model of the 150 000-ton FPSO was constructed. The three-dimensional diffraction-radiation theory was used to calculate the hydrodynamic loads on wet收稿日期:2024-03-05;修订日期:2024-04-01Received:2024-03-05;Revised:2024-04-01基金项目:中国博士后科学基金(2017M612541)Fund:China Postdoctoral Science Foundation (2017M612541)引文格式:刘中柏, 高宁波, 唐鑫彤, 等. 某海域极端环境下15w吨级FPSO波浪荷载数值研究[J]. 装备环境工程, 2024, 21(4): 109-115. LIU Zhongbai, GAO Ningbo, TANG Xintong, et al.Wave Loads of a 150,000-ton FPSO in Extreme Environment of a Sea Area[J]. Equipment Environmental Engineering, 2024, 21(4): 109-115.*通信作者(Corresponding author)·110·装备环境工程 2024年4月surface and the water pressure results on each diffraction unit were directly mapped onto the structural model for computation.Spectral analysis was employed to analyze the once-in-a-century wave climate resulting in short-term extreme motion responses.By analyzing the response amplitude operator (RAO) and wave energy spectral density, the response spectrum under extreme waves was obtained to predict various statistical values for the short-term vessel motion and wave loads. Statistical method was used to determine the maximum short-term response. The extreme load values of Fr143 cross section in the middle of the ship, namely vertical bending moment, vertical shear force and profile center acceleration, were calculated. It was found that the bending moment of the ship was the largest when facing the wave, and the bending moment gradually decreased with the in-crease of the wave angle, while the vertical shear force of the cross section gradually increased with the increase of the wave an-gle. It can be concluded that the FPSO experiences more hazardous loads when facing extreme waves at large wave angles which require special attention and consideration.KEY WORDS: FPSO; potential theory; extreme wave; RAO; horizontal bending moment; acceleration海上油气开采是海洋经济的重要组成部分,其依赖于各种海洋平台完成油气钻探和生产作业。
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T P的 时域 耦合 分析 采用 S S M 软 件 的 Dep L EA eC模块 完 成 。应 用 Dep e C进行 时域 耦合 分析 ,是 先 完成 频域 分析 获得所 需要 的水 动力 参数 ,包 括 :运 动 响应 幅算 子 、附加 质 量 、势 能阻尼 、静 回复力
阶和 二阶激励力 等。再用D e C e p 程序进行 时域 耦合分析 ,建 立T P L 系统模 型 以及环境 模型计算 ,结果表 明该 TP L 在南海环境 条件 下具有 良好 的运 动性 能,满足 设计要求。
关 键 词 :船舶、舰船工程;TP L ;南海环境参数;模型;水动力参数;时域耦合分析
中图 分类号 :T 91 6 13 文 献标识 码 :A E 5 ;U6 .
0 引 言
T P是深 水浮 式平 台 的一种类 型 ,目前 已在 国外 深水 油气 田开 发中得 到成 功应用 。 L L T P可 以用 于 干 式采 油 ,采 油树 安装 在平 台上 ,便 于修井 作业 。也 可 以回接水 下井 口,实现 湿式 采 油。该类 平 台有 四种 结构 形式 :传 统式 T P ( —L ),MOS ST P eSa L L CT P E L ,S at T P和 E L 。T P最 显著 的特 点是 靠 r TP L 张力腿 来 系泊 平 台,张 力腿 必须 始终 保持 受拉状 态 ,而 且张 力必 须保证 不 能低于 一定 数值 ,预 张力 由 平 台浮体 的剩 余浮 力提 供 。因此其 对 上部 载荷 的变 化是 敏感 的 。由 T P 平 台系泊方 式 决定 了平 台本 L 体在 平面 外 的横摇 、纵 摇 、垂 荡等运 动近 于刚 性 ,而平 面 内的横 荡 、纵荡 、首摇 等运 动显 示 出柔性 , 环境 载荷 可 以通过 平面 内运 动 的惯性 力而 不是 结构 内力 来平 衡 。张 力腿 长度 与水深 成线 性 关系 ,而 张 力腿 费用 较 高 ,水 深一 般 限制在 2 0m 之 内 , 目前 T P应用 的最 大水深 为 12 m。 00 L 45
8SM EA ,对TP 统进行 了时域 耦合分析。分析所采用 的环境 参数为南海百年一遇和一年一遇环境参数 。为 L系
了获得较为准确的结果,包括TP L 、张力腿和立管在内的所有组成部分都进行 了 模拟。先用WDM AA软件,进
行 频域分析 ,获 得所 需要的水动力参数 ,包括 :运 动响应幅算子、附加质量 、势 能阻尼 、静 回复力 以及 一
计要求,采用时域耦合分析的方法对 T P系统进行 了分析计算,计算结果表明该 T P在中国南海百 L L
年 一遇 的生 存和 操作 环境 条件 下具有 良好 的运 动 性能 。
1 T P主尺度 L
该 T P 采 用传 统结 构形 式 , 四立 柱 、 四旁通 ,立柱 顶部 用桁 架连 接 。通 过 总体 设计 ,确 定 了浮 L 体 、张 力腿 和立 管 的总体 尺寸 。其 主尺 度参 数见 表 l ,立管 与张 力腿参 数 见表 2 。
收 稿 日期 :2 1-22 ; 修 改 稿 收 稿 日期 : 2 1-40 0 0 .1 1 0 10 .8
5 2卷
增刊 1
王 t= ,等 :在 南 海 环 境 条 件 下 深 水 典 型 T P的 运 动 响 应 分 耦合 分 析方 法 L
5 2卷 增刊 1 2 1 年 7月 0 1
中
国
造
船
Vo.2 Sp ca 15 e ilI
J l 01 uy2 1
S P I DI OFCH N HIBU L NG I A
文章 编 号 : 10 .8 22 1) 109 .8 0 04 8 (0 s .0 40 1
T P系 统在各 种环 境载 荷作 用下 的总体 响应 受 多种 非线性 因素影 响 , L 这些 因素 是非 线性水 动 力载
荷 ( 线性 曳 力 、 自由表面 影 响和 二 阶波 浪载 荷 )、非线 性系 泊和 立 管恢 复 力 、大幅 度 的纵/ 非 横荡运
动 、大幅度 的 首摇运 动和 波浪漂 浮 阻尼 等 。因此 要 获得 系统 准确 的总 体响应 必 须采用 时域 分析 的方 法
来考 虑各 种非线 性 因素 的影 响 。另外 浮体 的运 动受 张力 腿和 各种 立管 及脐 带管 的制 约 ,浮 体与 它们之
间相互 作用 ,同时张力 腿和 各种 立管及 脐 带管 的惯 性力 和拖 曳力 作用 ,采 用 时域 耦合 分析方 法 可 以解 决系统 在 各种环 境载 荷作 用下 的总 体 响应 问题 。采 用 时间步 长积 分法 把浮 体 、系 泊系 统和 立管 耦合起
以及 一 阶和二 阶激 励力 等 ;再在 Dep 程序 内建 立环 境模 型和 细长 构件 的模 型 ,如张 力腿 和立管 , eC 并 定义它 们 的水动 力特性 参数 , 读 入浮 体模 型和 水动 力参数 以及定 义 了浮 体 与细长 构件 的连 接关 系 在 后 ,就可 以对 T P系统进 行 时域耦 合分 析 ,计算 结果 由 Dep L e C后处 理程序 展示 。
在南海环境条件下深水典型 T P的运动响应分析 L
王世圣 , 谢 彬 , 李新仲
( 中海油研 究总 院,北京 l0 2 ) 0 7 0
摘
要
以南海L 3 I 田为 目标 ,完成 了T P W- 气 L 的概 念设计 。为 了验证T P L 的运 动性 能,应用海洋 工程专用软件
中 国南 海 蕴 藏 者 丰 富 的 油气 资源 ,近 期 发现 的 L . 气 田位 于 白云 凹 陷 中部 偏 东 南 ,水 深 约 W31 1 0 m。为开 发 L — 50 W3 1气 田及 其周 边潜 在气 藏 ,须研 究 T P在 中国南海 深水 海域 的适 应性 。笔 者 以 L
L . W31气 田为 目标 ,完 成 了 T P概念 设计 ,并 进行 了总 体性 能分 析 。为 了评 估运 动性 能是 否满 足 设 L