SPAR平台系泊系统的时域耦合分析

计算的第一步是应用ＷＭＴ Ａ Ｉ软件，进行频域分析 ，获得需要的水 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 一阶和 二阶激励力 等。其次是应用Ｈ Ｒ 程序进行 时域耦 合分 析，应用该程 ＡＰ
序建立起Ｓ ａ 系统模 型，以及包 括风 、浪和流在 内的环境模 型，浮体的相关水 动力系数可以从ＷＭ Ｔ ｐｒ Ａ Ｉ 的输 出 文件 中读取。分析考虑不 同的环境 载荷方 向，通过分析获得运动 、气 隙和系泊 张力 等计算结果。计算结果
尺寸 。Ｓ ａ 平 台 的主 尺度参 数见表 １ ｐｒ 。
表 １ Ｓａ 平 台主尺 度参 数 ｐｒ
Ｓ ａ 平 台采用 １ ｐｒ ２根锚 缆系 泊，共 分为三 组 ，每 一组包 括 四根锚缆 ，沿 Ｓ ａ 圆周方 向均 匀布置 ， ｐｒ
如 图 ２１ ． 所示 ． 根锚缆 的组 合为 ：链一 链 ，即连接 在浮体 的上部 链段 长度 为 ８ ｍ，尺寸 为 １ ６ ｍ 每一 缆． ０ ４ｍ 的 Ｒ Ｓ级 别 的无 挡链 ，中部为 ２ ０ ｍ ｌ的钢缆 ，尺寸 为 ｌ ７５ ４ ００ ａ． ｍｍ，连接 锚基 的下 部链段 长度 为 ８ ｍ， ５
尺 寸为 １６ ４ ｍｍ，级别 Ｒ Ｓ ４ 。锚缆 的丰要 性能参 数 见表 ２ 。
表 ２ 锚 缆 的主要性 能参数
设 计 的 Ｓ ａ 平台主 要用于干 式采 油 ，同时可 以回接 水下井 口。该 Ｓ ａ 平 台 中心 井可 以容纳 ７根 ｐｒ ｐｒ 顼张 紧 管 （ Ｔ Ｔ Ｒ）和 两根钢悬 链立 管 （ Ｃ Ｓ Ｒ）。为 了考 虑 管 系统 的影 响，在 建立 Ｓ ａ 系统 的总体 ｐｒ 模 型时 ，对这两 类立管 都要进 行模拟 ，以获得准确 的计 算结 果 。Ｓ ａ 系泊 系统 的布置如 图 １ 示 。 ｐｒ 所
ＳＡ Ｒ平 台系 泊 系统 的 时域 耦合 分析 Ｐ
王世圣 ，李新仲，谢 彬
（ 中海石油研 究总院，北京 １ ０ ２ ） ０ ０ ７
摘
要
以南海Ｌ ３ １ 田为 目标 ，完成 了Ｓ ａ 平台的概 念设 计。为 了验证Ｓ ａ 平台的运 动和动力性 能，应用海 Ｗ—气 ｐｒ ｐｒ
洋工程专用软件 ，对Ｓ ａ 平台系统进 行 了时域耦合分析。分析所采用的环境 参数包 括南海百年一遇的和一 ｐｒ 年一遇环境参 数。为 了获得 较为准确 的结果，包括Ｓ ａ 、系泊缆和立管 在内的所有组成部分都进行 了模拟。 ｐｒ
中 国南海 蕴 藏 者丰 富 的油 气 资源 ，近 期 发现 的 Ｌ ． Ｗ３ １气 田位 于 白云 凹 陷 中部偏 东 南 ，水 深 约 ｌ０ ｍ。为 了开 发 Ｌ － 田及其 周边 潜在气 藏 ， 汁划 以 Ｓ ａ 台作 为依 托设施 进行 开发 。为此我 ５０ Ｗ３１气 ｐ ｒ平
们完成 了 Ｔ ｕ ｓＳ ａ ｒｓ ｐ ｒ的概 念设计 ， 并进行 了 Ｓ ａ 平 台总 体性 能分析 。为了评估 Ｓ ａ 平 台的系 泊的 设 ｐｒ ｐｒ 计是否 满足 设计要 求 ，采 用 时域耦 合分析 的方 法对 Ｓ ａ 台系统 进行 了分析 计算 ，计算 结果 表明该 ｐｒ平 Ｓ ａ 台在 中国南 海百年 一遇 的环境 条件 下具 有 良好 的运动 性 能 。本 文 以深 水 Ｓ ａ 台为实例 ，应 ｐｒ平 ｐ ｒ平
用 海洋 工程专 用软 件研究 了深水 Ｓ ａ ｐ ｒ平 台 时域耦合 分析 技术 。研 究中所 采用 的方法 与获 得的一些 结 论对 相关研 究人 员有 一定 参考意 义 。
１ ６
中
困 Biblioteka 造 船 学 术 沦文
１ Ｓ ａ 的主 尺 度 与 系 泊 系统 ｐｒ
该 Ｓ ａ 平 台采用 Ｔ ｕ ｓＳ ａ 结构 形式 ，通 过总 体设计 ，确 定 了 Ｓ ａ 的硬舱 、软舱 和桁 架的总 体 ｐｒ ｒｓ ｐ ｒ ｐｒ
心在垂商 方 向上是 分 开的， 浮心在 上 ，因此 Ｓ ａ 且 ｐ ｒ平 台有着 良好 的漂浮 稳性 。另外 Ｓ ａ ｐ ｒ平 台对 水深 不敏感 ，水深 加火 对 Ｓ ａ ｐ ｒ平 台 的影响 只是增 加系 泊系统 的重 量 ，其造价 不会 随水 深 的增加 而增 加很
多。因此 在深水 ，尤其在超 过 ２ ０ ｍ水深 的油气 开发 中 ，Ｓ ａ ００ ｐ ｒ平 台具有较 大应 用潜 力 。
Ｓ ａ 平 台可 以用于 干式 采油 ，采 油树 安装在 平 台上 ，便于 修井 作业 。该类 平 台有三 种 结构形 式 ：传 ｐｒ
统式 （ ｌ ｓ ｉ ｐ ｒ Ｃ ａ ｓ ｃＳ ａ ）、桁 架式 （ ｒ ｓ ｐ ｒ Ｔ ｕ ｓＳ ａ ）和 多桶 式 （ ｅ １Ｓ ａ ） Ｃ ｌ ｐ ｒ 。在 目前 的深水 开发 中，桁架 式 Ｓａ ｐ ｒ平 台是较 为广泛 应用 的一种 。桁 架式 Ｓ ａ ｐ ｒ平 台主体 由上部 的浮桶 、下 部 的压 载舱 ，以及 在 中 间连接 两者 的桁架 组 成 ，采 用 多根锚 链系 泊 。Ｓ ａ 平 台是一 种在 技术上 较 为成 熟 的深水平 台 ，具有 ｐｒ 良好的运 动性 能 ，可 以通过 调整 预张 力和 结构尺 寸使 Ｓ ａ ｐ ｒ的六 个 自由度 的运动 固有 周期都 远离 日常 海洋 能量集 中频 带 ，从而避 免 了共 振 的发 生 ，使其 在环 境载 荷 作用下 的运动 响应 得到有 效 的控 制 。由 于采用 了缆 索系 泊系统 ，使 Ｓ ａ ｐ ｒ平 台易于搬 迁和 安装 ，具有 良好操 作灵 活性 。Ｓ ａ ｐ ｒ平 台 的浮 心和重
表 明该Ｓａ 平 台在 南海环境条件 下具有 良好的运 动和 动力性 能，满足设计要求。 ｐｒ
关 键 词：Ｓａ 平台；南海环境参数；动力模型；水动力参数；时域耦合分析 ｐｒ
０ 引 言
Ｓａ ｐ ｒ平 台是深 水浮 式平 台的一利， 型 ， 目前 Ｓ ａ 类 ｐ ｒ平 台 己在深水 油气 田开 发 中的得到 成功应 用 。
５卷 １
增刊 ２
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文 章 编 号 ： １０ —８２２ ）２０ ０ ０４ ８ （０ ｓ ． －６ ０ １ ｏ １ ５