19-45_多点系泊FDPSO水动力性能模型试验研究.pdfVIP

第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集 109 多点系泊 FDPSO 水动力性能模型试验研究 魏跃峰，杨建民，陈 刚，胡志强 （上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240） 摘要：浮式钻井生产储油轮（Floating, Drilling, production, storage and offloading vessel）简称 FDPSO，是具备油矿钻探、原 油生产、储备以及外输等多功能的海洋平台。采用模型试验的方法对南海海域多点系泊 FDPSO 水动力性能开展模型试验研 究。模型试验包括静水衰减试验、白噪声试验和不规则波试验。静水衰减试验测量了 FDPSO 船体垂荡、横摇和纵摇运动的 固有周期和阻尼系数。白噪声试验获得了船体迎浪、斜浪和横浪下的船体六自由度运动幅值响应算子（RAO）。不规则波试 验模拟了多点系泊 FDPSO 在南海一年一遇和百年一遇海况下船体的六自由度运动时历和系泊缆张力。试验时风浪流的方向 包括风浪流同向 180°和风浪流同向 135°两种。不规则波试验研究了多点系泊 FDPSO 在南海海域的水动力特性。 关键词：FDPSO；多点系泊；水动力；模型试验 海上油气开发不断向深海拓展，涌现出很多新的平台形式。FDPSO 是在 FPSO 的基础上结合钻井设备 发展而来，即具有 FPSO 较强的生产储油特点，又具备钻探和完井的功能，降低了投资成本，缩短了生产 周期，自 20 世纪 90 年代提出之后，引起海洋工程界的广泛关注，有很多研究机构对此开展研究，并逐渐 由实船建造。2009 年 8 月，世界上第一艘 FDPSO 在西非海域 Murphy 油田投入使用[1]。该 FDPSO 主船体 由一艘 VLCC 改造而成，定位系统采用 16 根系泊缆进行多点系泊。2009 年 11 月，第二艘 FDPSO，即 SEVEN DRILLER，用于巴西海域。该平台主船体为一圆柱体，采用 DP-3 动力定位系统。 FDPSO 长期处在海上进行作业，需要定位系统将其限制在一定范围内。FDPSO 的定位方式包括动力 定位、单点系泊定位和多点系泊定位三种。动力定位不受海水深度影响，定位准确快速，但能量消耗巨大。 单点系泊系统显著的特点是风标效应，使得船体能够尽量稳定地保持最有利的迎浪方向，始终处于最小受 力状态。由于钻井装置的存在，FDPSO 船体只能限制在一个狭小的范围内，不能 360 度任意旋转，浪向超 出该范围时不能正常钻井。多点系泊能够将 FDPSO 船体限制在一定范围内正常作业，当环境条件恶劣时， 系泊缆张力较大，锚链破断现象会发生。目前，FDPSO 定位方式主要采用多点系泊。J. Pollack 等采用模 型试验的方法研究了西非海域 12 点系泊船形 FDPSO 和 8 点系泊方形 FDPSO 水动力性能[2-3]。L. Poldervaart 等采用 AQWA 对上述 FDPSO 开展船体/系泊时域耦合数值分析，并和模型试验结果进行比较，验证数值计 算方法的可靠性，并研究多点系泊 FDPSO 水动力性能[4]。John Halkyard 等采用模型试验的方法对多点系 泊半潜型 FDPSO 开展了模型试验研究，测量了该新型 FDPSO 概念在西非海域和巴西海域百年一遇海况下 的运动性能，分析了该概念在西非海域和巴西海域应用的可行性[5]。上海交通大学海洋工程国家重点实验 室对 4 点系泊 FDPSO 开展了模型试验，研究了其在西非海域水动力特性[6]。考虑到系泊缆轴向刚度对船体 水平运动