[设计资料] 浮式生产储油船（FPSO）设计建造研究

马延德  

【摘要】： FPSO是Floating Production Storage and Offloading的英文缩写，即浮式生产储油卸油装置，习惯上我们称为浮式生产储油船。它是集生产、储油、外输、生活、动力于一体的多功能采油设施，是海洋石油开发中非常重要、也是最有应用前景的装备之一。国外FPSO的设计建造始于二十世纪七十年代，经过多年的发展，国外公司对于FPSO关键技术的研究日趋成熟；虽然国内相关单位也对FPSO设计建造的部分技术进行了多年研究并取得了一定成果，但是对FPSO的总体设计尚缺乏系统分析，对于FPSO 中关键技术之一“系泊系统的设计”尚缺乏理论研究。 本论文对影响浮式生产储油设施FPSO设计建造的因素进行了综合分析，并对系泊系统的设计进行了重点研究。 基于对FPSO相关规范的研究，结合我国自行设计建造的15万吨级PFSO的实际经验，采用了层式分析法和模糊评判法，在该船型的方案论证、总布置、可靠性评估等方面做了详细分析，总结得出FPSO的总体设计框架与原则，设计单位可以根据该原则对承接的FPSO进行初步设计。 通过将浮式生产储油设施FPSO和普通油船进行对比分析，首次给出一系列反映两者区别的直观表格，并在此基础上归纳了设计建造FPSO所必须考虑的影响因素，可供船厂建造FPSO过程中结合已有的油船建造经验进行参考分析。 应用流体力学理论和数学工具开发了FPSO环境载荷的计算方法，对系泊系统的设计和模型实验进行了研究。如何确定外部环境载荷，是本部分研究的重点。采用线性化Weibull概率密度函数分析得到设计波参数，并根据三维源汇分布方法建立浮体运动与波浪荷载计算方法，完成了一浮式生产储油船(FPSO)在波浪中的运动响应和船体表面水动力压力分布以及总体荷载的概率特性的计算，并以此为基础对FPSO的系泊系统的设计和模型实验开展研究。

【关键词】：FPSO 总体设计 系泊系统 波浪载荷 海洋工程
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U662
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2008.034250
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 研究工作的意义和目的10-11
• 1.2 浮式生产储油设施FPSO系统介绍11-12
• 1.2.1 浮式生产储油设施FPSO在海洋石油开发中的地位以及应用前景11
• 1.2.2 浮式生产储油设施FPSO的发展历程11-12
• 1.3 当前FPSO技术的发展12-18
• 1.3.1 世界范围FPSO技术的进展12-14
• 1.3.2 FPSO船型的新发展14-15
• 1.3.3 我国FPSO技术的新突破15-18
• 1.4 目前FPSO部分技术问题的研究概况18-23
• 1.4.1 FPSO结构设计技术的研究18-20
• 1.4.2 FPSO运动和系泊系统的研究20-22
• 1.4.3 研究目标及论文主要内容22-23
• 1.5 小结23-24
• 2 浮式生产储油船 FPSO规范分析与总体设计原则24-44
• 2.1 规范分析24-28
• 2.1.1 ABS(美国船级社)FPSO指导意见简介24-26
• 2.1.2 FPSO对规范特殊要求分析26
• 2.1.3 船级社相关规范26-27
• 2.1.4 规范对比分析27-28
• 2.2 总体布置原则及方案论证28-33
• 2.2.1 FPSO总体布置的基本原则29
• 2.2.2 货油舱、压载舱、工艺流程舱及机泵舱的分割和布置29-30
• 2.2.3 甲板模块布置30-31
• 2.2.4 工艺流程系统设计技术和接口技术31-32
• 2.2.5 卸油装置的型式及各种特点研究技术32-33
• 2.2.6 探讨船型综合评价方法体系33
• 2.3 波浪作用下的运动与荷载计算33-34
• 2.4 各种状态的完整与破舱稳性34-35
• 2.5 结构优化设计和疲劳寿命分析35-41
• 2.5.1 静水弯矩、剪力和波浪载荷的确定36
• 2.5.2 结构形式优化设计分析36
• 2.5.3 货舱区结构直接有限元分析36-37
• 2.5.4 货舱区结构疲劳寿命分析研究37-38
• 2.5.5 FPSO特殊节点结构设计38-41
• 2.6 受损船体极限强度分析和可靠性评估41-42
• 2.7 小结42-44
• 3 浮式生产储油船FPSO与油船设计建造影响因素对比分析44-55
• 3.1 船型与结构特点对比分析44-46
• 3.1.1 船型的选择44-45
• 3.1.2 结构设计的特点45-46
• 3.2 材料选用和跟踪特点对比分析46-47
• 3.3 设备和管系的选型与调试特点对比分析47-48
• 3.4 电气设计特点对比分析48-49
• 3.5 涂装技术特点对比分析49-50
• 3.5.1 玻璃磷片漆的采用及大面积施工的条件49-50
• 3.5.2 热喷铝技术需具备的特定条件50
• 3.5.3 双相不锈钢及超级双相不锈钢的喷砂涂装及钝化技术难点50
• 3.5.4 有机硅防污漆的应用也应具备相应的条件50
• 3.6 规范和标准选用特点对比分析50-51
• 3.7 设计与建造管理特点对比分析51
• 3.8 国际海洋工程项目的程序文件管理体系建立51-54
• 3.8.1 国际海洋工程项目的程序文件管理体系的主要内容51-52
• 3.8.2 国际海洋工程项目的程序文件管理体系对项目的意义52-54
• 3.9 小结54-55
• 4 影响浮式生产储油船 FPSO设计建造的因素55-63
• 4.1 FPSO-3船基本设计深度和设备采办造成的影响55-57
• 4.1.1 基本设计深度及设计滞后、修改的影响55-56
• 4.1.2 标签设备采办滞后及设备资料影响56-57
• 4.2 结构强度和疲劳寿命的要求57-60
• 4.3 MEM(电气模块)的设置和由此带来的变化60-61
• 4.4 FPSO涂装技术的挑战61
• 4.5 完工管理系统(CMS)的实施61-62
• 4.6 小结62-63
• 5 浮式生产储油船(FPSO)迁航性能计算63-71
• 5.1 迁航状态船体几何要素63-64
• 5.2 迁航环境参数的确定64-65
• 5.3 迁航船体阻力计算65-66
• 5.4 迁航船体运动与波浪荷载计算66-69
• 5.5 小结69-71
• 6 浮式生产储油船 FPSO系泊系统设计71-101
• 6.1 系泊方式分析71-72
• 6.2 波浪载荷与运动计算72-81
• 6.2.1 环境因素的确定72-73
• 6.2.2 运动与波浪荷载的计算73-74
• 6.2.3 运动与荷载的统计分析74
• 6.2.4 FPSO运动与荷载计算74-81
• 6.3 浮式生产储油船(FPSO)锚泊定位性能计算81-89
• 6.3.1 计算原理82-83
• 6.3.2 计算条件83-84
• 6.3.3 计算结果84-88
• 6.3.4 讨论88-89
• 6.3.5 结论89
• 6.4 系泊模型实验研究89-100
• 6.4.1 实验目的89-90
• 6.4.2 试验的相似准则90-91
• 6.4.3 模型设计91-92
• 6.4.4 环境模拟92-93
• 6.4.5 试验设计93-95
• 6.4.6 试验与数据分析实例95-99
• 6.4.7 结论99-100
• 6.5 小结100-101
• 7 结论101-103
• 参考文献103-108
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况108-109
• 创新点摘要109-110
• 致谢110-111

http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10141-2008034250.htm