油輪在渤海油田某區(qū)塊環(huán)境力作用下系泊力分析

柏健

（勝利油田鉆井工藝研究院海洋所 東營(yíng) 257017）

油輪在渤海油田某區(qū)塊環(huán)境力作用下系泊力分析

柏健

（勝利油田鉆井工藝研究院海洋所 東營(yíng) 257017）

油輪；系泊方案；系泊力試驗(yàn)；程序分析

針對(duì)油輪在渤海油田某區(qū)塊兩種系泊方案，從力學(xué)角度、技術(shù)可行性、成本等幾個(gè)方面進(jìn)行比較分析計(jì)算，并對(duì)系泊方案給出了計(jì)算模型，特別是通過(guò)系泊力試驗(yàn)以及程序分析，最終“樁錨+浮筒”這一方案以其相對(duì)簡(jiǎn)單的安裝工藝、較低的成本以及應(yīng)用于渤海油田該區(qū)塊較好的安全性而被采納。

0 引言

本文是針對(duì)5 000 t油輪在渤海油田某區(qū)塊進(jìn)行系泊方案研究，主要內(nèi)容包括穿梭油輪系泊方案設(shè)計(jì)和系泊力計(jì)算，為渤海油田某區(qū)塊的開(kāi)發(fā)提供一套經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的油輪系泊及原油外輸方案。油輪在風(fēng)浪流作用下靠近采油平臺(tái)安全系泊，必須保證纜繩受力和撞擊力不能超過(guò)自身的破斷強(qiáng)度［3］，通過(guò)物理模型試驗(yàn)，測(cè)定各種環(huán)境載荷下不同組合工況下的錨纜所受最大系泊力，并進(jìn)行分析。

1 系泊系統(tǒng)方案

經(jīng)過(guò)認(rèn)真收集和分析渤海油田某區(qū)塊的環(huán)境條件及油田數(shù)據(jù)，并對(duì)渤海海域油田的輸油方案及穿梭油輪系泊形式進(jìn)行回顧、評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)和借鑒有用的經(jīng)驗(yàn)，共針對(duì)兩種方案進(jìn)行了分析研究，即油輪艏艉采用“浮筒+樁錨”；油輪艏艉采用“浮筒+吸力錨”。

1.1 方案1：“浮筒+樁錨”方案

該系泊系統(tǒng)主要由樁錨、水下錨鏈、浮筒、浮筒端錨鏈、尼龍纜、船端錨鏈以及SMIT眼板等組成。

1.2 方案2：“浮筒+吸力錨”方案

該系泊系統(tǒng)主要由吸力錨、水下錨鏈、浮筒、浮筒端錨鏈、尼龍纜、船端錨鏈以及SMIT眼板等組成。

2 系泊力的試驗(yàn)和程序分析

圖1 “浮筒+樁錨”系泊系統(tǒng)總體布置圖

圖2 “浮筒+吸力錨”系泊系統(tǒng)布置圖

試驗(yàn)在船模專(zhuān)用水池進(jìn)行，水池設(shè)有可控硅造波機(jī)、濾波網(wǎng)，可產(chǎn)生不同波高和周期的波浪。水池還有生風(fēng)系統(tǒng)，可在水池中產(chǎn)生均勻的、與波浪方向一致的不同風(fēng)級(jí)的風(fēng)。

試驗(yàn)條件：

水位

高潮位+5.2m，平潮位+1.2m，低潮位-0.2m。

潮流：流速為1.539m/s，考慮各方向。

風(fēng)力：取3~7級(jí)。

系泊船體在風(fēng)浪流作用下，主要受風(fēng)吹力、波流力和慣性力的作用，考慮彈性相似。利用試驗(yàn)形成的受力-變形曲線，利用有關(guān)相似原理公式，可得到MOSES程序需要的有關(guān)數(shù)據(jù)。

MOSES程序作為海洋工程商用軟件，對(duì)系泊運(yùn)動(dòng)響應(yīng)預(yù)報(bào)具有較好的可信度，在國(guó)際上已經(jīng)得到很多用戶的任可。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用該軟件進(jìn)行系泊力及運(yùn)動(dòng)分析。

計(jì)算分析時(shí)采用的坐標(biāo)系為：從船尾的浪向?yàn)?°，從右舷過(guò)來(lái)的浪向?yàn)?0°?？傮w坐標(biāo)系在水面，原點(diǎn)位于船中，Z向朝上為正，X向朝左為正，Y向按右手法則確定。在計(jì)算過(guò)程中，出于著重考慮安全，將風(fēng)、浪、流等環(huán)境力于同一方向施加于油輪上，且分別在0°、45°、90°、180°等5個(gè)方向上進(jìn)行系泊力計(jì)算［1］。

除了錨固點(diǎn)形式不同外，方案1與方案2每根系泊纜的結(jié)構(gòu)形式完全一致，故每根纜所受的系泊力結(jié)果亦完全一致，因此將方案1與方案2的系泊力計(jì)算及運(yùn)動(dòng)分析進(jìn)行了合并。

系泊力計(jì)算時(shí)所建立的模型如圖3所示：

圖3 系泊系統(tǒng)模型圖

在計(jì)算時(shí)，分別于0°、45°，90°、135°，180°等方向施加荷載，所得計(jì)算結(jié)果如表1所示。從表1可知，當(dāng)環(huán)境載荷為90°時(shí)，艏纜承受最大的系泊力，為112.81 t。

表1 錨纜所受最大系泊力［2］

表2 方案對(duì)比分析

3 結(jié)語(yǔ)

由表2可以看出，“吸力錨+浮筒”方案制造與安裝工藝相對(duì)復(fù)雜、成本較高、且應(yīng)用于渤海油田區(qū)塊，故具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此我們建議采用“樁錨+浮筒”方案。

［1］盛振邦、劉應(yīng)中.船舶原理［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2003：337-436.

［2］林杰人.船舶設(shè)計(jì)原理［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1989：65.

［3］中國(guó)船級(jí)社.船舶及海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則［S］.北京，1999：4-350.

Mooring force analysis of oil tanker under circum stance force in Bohai Oilfield Section

Bai Jian

oil tanker；mooring project；mooring force test；program analysis

The two mooring projects of oil tanker in Bohai Oilfield Section are analyzed and calculated through mechanics，technology feasibility，cost，etc.It sets up a calculation model for the projects.Especially through the mooring force test and program analysis，the“Piled anchor+buoy”project is adopted due to its simpler installation，lower cost and better safety for the application in the Bohai Oilfield Section.

U672.92

A

1001-9855（2011）02-0062-03

2010-10-15

柏?。?976-），男，漢族，工程師，主要從事海洋石油工程設(shè)計(jì)工作。