圓筒型FPSO砰擊預(yù)報模型及響應(yīng)特性

徐晨峰, 李 俊, 盧文月*, 李 欣, 田新亮, 毛競航

(1. 上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點實驗室, 上海 200240;2. 上海交通大學(xué) 三亞崖州灣深海科技研究院, 海南 三亞 572000)

0 引 言

現(xiàn)有的石油資源難以滿足人類日益增長的需求，世界各國紛紛將遠洋深海石油開采作為獲得穩(wěn)定能源的重要方向[1]。隨著水深增加，各類新型浮式平臺不斷涌現(xiàn)[2]，包括張力腿平臺(Tension Leg Platform，TLP)、單立柱平臺(Spar)、浮式生產(chǎn)儲卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading，F(xiàn)PSO)和半潛式平臺。FPSO以建造質(zhì)量高、開采風險低、生產(chǎn)模塊組合靈活及可重復(fù)使用的特點廣泛應(yīng)用于海上油氣開采中，其中船型FPSO已成為海上油氣開發(fā)的主要生產(chǎn)方式。但船型結(jié)構(gòu)在性能上有一些不足[3]，例如單點系泊設(shè)備費用高昂、細長船體在隨浪時中垂和中拱彎曲載荷很大等。由挪威Seven Marine公司設(shè)計的圓筒型FPSO在性能上有所改善[1]。但由于在深海中極端天氣出現(xiàn)更頻繁和海床沉降等[2，4-6]，平臺所受到的各種極端載荷也不斷頻繁出現(xiàn)。近幾十年海洋平臺在運行期間遭受重大破壞的報道越來越多，其中波浪砰擊載荷是海洋結(jié)構(gòu)物使用期間受到的最嚴重載荷之一，因此對典型的圓筒型FPSO砰擊響應(yīng)特性進行研究，構(gòu)建合適的砰擊模型進行砰擊載荷預(yù)報對于防范海洋平臺遭受嚴重損傷具有十分重要的意義。

波浪砰擊載荷的特點是：幅值大、持續(xù)時間短、具有高度動態(tài)特性[7]，在一個仔細控制的破波試驗中發(fā)現(xiàn)，即使初始條件相同，在垂直面上產(chǎn)生砰擊載荷的變化也很大[8]，這種不確定性是因為破波前部形狀和裹挾空氣具有固有隨機性，所以應(yīng)將砰擊載荷本身當作一個隨機過程，很難建立一個入射波對應(yīng)的特征波沖擊載荷。……