深水浮式平台及立管系统研究

深水浮式平台及立管系统研究黄维平2010年4月14日·重庆OceanUniversityofChina第二届全国船舶与海洋工程科学发展论坛汇报内容•深水油气开发装备现状•Spar平台设计研究•钢悬链线立管(SCR)研究•顶张式立管(TTR)研究深水油气开发装备现状从浅水到深水深水油气开发装备现状从浅水到深水深水油气开发装备现状从浅水到深水深水油气开发装备现状悬链线张紧式拖曳锚鱼雷锚从浅水到深水Spar平台设计研究ClassicSparTrussSparS-CellSparCellSparTri-TrussSparS-Spar45%65%66%70%48%54%36%38%100%改进的设计方案Spar平台设计研究中央井连接软硬舱减小内波荷载减小结构重量增加适用水深圆形中央井设计与中间段连接增大中央井刚度减小结构重量增设垂荡板设计增加垂荡阻尼S-Spar概念Spar平台设计研究主体结构水面舱室结构可变压载舱结构垂荡板结构S-Spar结构Spar平台设计研究表1S-Spar固有周期S-Spar动力特性Spar平台设计研究S-Spar水动力性能Spar平台设计研究Tri-TrussSpar概念Spar平台设计研究硬舱结构软舱结构中段结构Tri-TrussSpar结构Spar平台设计研究垂荡RAO纵摇RAOSASEM模型纵摇周期62s垂荡周期23sTri-TrussSpar动力特性Spar平台设计研究中央井连接软硬舱减小内波荷载减小结构重量增加适用水深增加垂荡阻尼S-CellSpar概念Spar平台设计研究软舱结构硬舱结构周期S-SparTri-TrussSparS-CellSpar纵摇52/s62/s50/s垂荡24/s23/s23/sS-CellSpar结构钢悬链线立管(SCR)研究运动方程曲率影响平台单元0Brrrq2BT00()(,)()0yBssmstmgeFtrrrqrzsnbr(s,t)toxyexeyezSCR坐标系统大挠度柔性索模型系统整体分析模型弹性力阻尼力摩擦力吸力0()0()()0ybtmsuctionsybtmybtmDDqKDDDDrerere()()00()0ybtmybtmspringybtmSDDDDqDDDrerere()00()0cyybtmdampingybtmCDDqDDrerere()0(1)0()0fybtmfrictionybtmCfSDDqDDrrere土抗力曲线钢悬链线立管(SCR)研究SCR与海底相互作用模型大挠度柔性索模型SCR与平台整体模型系泊系统/TTR约束海床土吸力作用-3000-2500-2000-1500-1000-5000-1200-1000-800-600-400-2000HorizontalDistance(m)WaterDepth(m)DepartureAngle=18°-3000-2500-2000-1500-1000-5000-1200-1000-800-600-400-2000200HorizontalDistance/mWaterDepth/mNearoffsetZeromeanoffsetFaroffsetFlowlineTDP050100150200250300-100102030405060708090NodeBendingMoment/KN*mZeroMeanOffsetFarOffsetNearOffsetFlowline05010015020025030002004006008001000120014001600180020002200NodeofSCRTension(KN)MeanNearFar张力弯矩平台偏移时的SCR平衡位置SCR的设计平衡位置钢悬链线立管(SCR)研究V-Cable3D程序开发顶端水平位移时程5005506006507007508008509009501000-6-4-20246Time/sTophorizontaldisplacement/mcable3dv-cable3d5005506006507007508008509009501000-5-4-3-2-1012345Time/sTopverticaldisplacement/mcable3dv-cable3d顶端竖向位移时程50055060065070075080085090095010001500200025003000Time/sToptension/KNcable3dv-cable3d顶端张力时程5005506006507007508008509009501000-10-5051015202530Time/sTopbendingmoment/KN.mcalbe3dv-cable3d顶端弯矩时程钢悬链线立管(SCR)研究惯性耦合的影响S-lay铺管过程分析J-lay铺管过程分析平台悬挂过程分析钢悬链线立管(SCR)研究SCR安装方法研究流固耦合的时域升力模型流固耦合的频域升力模型流固耦合的双向VIV分析模型2StUxD21()cos2LLFtDCUxt56592206.362()210nnUffDfnnUfSfUefDf1()cos22aaDmmxccxkxCUxt1()cos2aaLmmyccykyCUxt顶张式立管(TTR)研究涡激振动(VIV)研究顶张式立管(TTR)研究涡激振动(VIV)研究均方根位移均方根应力一端固定一端简支疲劳损伤均方根位移均方根应力疲劳损伤两端简支两管间距3倍管径两管间距4倍管径顶张式立管(TTR)研究横排立管VIV研究顶张式立管(TTR)研究竖排立管VIV研究顶张式立管(TTR)研究VIV抑制方法研究谢谢