海洋工程装备与技术

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樊长辉

2023 (2): 1-7.

摘要 ( 263 )

PDF(6154KB) ( 1298 )

海上风机单桩基础沉桩作业需要多种船舶机械设备与工装吊梁索具等, 只有选择符合要求的船机设备与工机具, 才可保证施工目标的顺利完成。为了遴选符合的船机设备及工机具, 对比国内外单桩施工的不同, 以某项目单桩沉桩为背景, 具体分析主浮吊船的选择考虑要点与液压桩锤的可打性; 并通过对稳桩平台的校核分析及单桩沉桩其他施工作业要点的说明, 给出了国内海上风机单桩沉桩施工船机设备及工机具选择的考虑要点, 及相关校核分析方法。本文可为海上风电场单桩基础沉桩施工船机选择、稳桩平台设计校核、施工组织及方案编制提供参考。

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深水半潜式生产平台立柱储油结构设计及应用

刘小燕, 冯加果, 李达

2023 (2): 8-13.

摘要 ( 158 )

PDF(5185KB) ( 865 )

目前, 行业内仍缺少将凝析油储存到半潜式平台船体中的经验和实践案例。本文给出了立柱中储存凝析油时深水半潜式平台船体结构的设计方案。第一, 立柱凝析油舱周围需要采用双层舱壁(隔离舱) , 隔离舱舱壁之间采用板相连; 第二, 凝析油舱设计压头优化降低了20 m, 比同高度的压载舱仍增大了10 m; 第三, 凝析油舱内设置了上下各空出2 m 的非水密连续舱壁, 经过总体结构强度和疲劳分析, 该舱壁方案可行; 第四, 在立柱底部、压载舱、凝析油舱底部多考虑2 mm 腐蚀裕量。本研究可为今后类似设计提供参考。

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水下井口及配套工具压力测试工装设计与分析

耿亚楠, 王名春, 孙翀, 张会增, 赵维青, 赵苏文, 李健, 胡晓宇

2023 (2): 14-21.

摘要 ( 91 )

PDF(5040KB) ( 652 )

水下井口是深水油气钻井作业的关键装备, 承受复杂多变的内压和外部载荷。目前, 主要通过理论分析和数值模拟的方法, 对水下井口进行强度分析。但缺乏水下井口压力测试的专用测试工装, 无法真实反映水下井口系统及其配套工具承压作业时的安全性。针对此问题, 本文考虑水下井口系统作业过程中的不同作业工况, 针对水下井口不同作业阶段的内压载荷, 分别设计了相应的专用测试工装。为保证工装结构的测试稳定性, 采用有限元分析方法, 建立测试工装有限元模型, 开展了不同测试载荷下工装结构的力学响应分析。分析结果表明, 水下井口专用测试工装能够开展不同作业阶段的承压能力测试, 在测试过程中, 工装结构各部件应力均未超出材料屈服强度。本研究可为水下井口测试工装的结构设计和优化分析提供技术支持。

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深水柔性管垂直铺设系统技术现状及发展趋势

陈晓东, 孙锟, 张西伟, 彭勇, 杨盛, 刘文

2023 (2): 22-29.

摘要 ( 154 )

PDF(3941KB) ( 583 )

柔性管是深水油气田开发的重要水下设施, 其铺设作业是海洋油气田建设的关键环节。垂直铺设是一种高速、高效的深水柔性管铺设技术, 已经在国内外深水油气田开发工程中得到广泛应用。对比两种典型的水下柔性管铺设方式———水平铺设和垂直铺设, 分析了垂直铺设在深水柔性管铺设中的优势。总结垂直铺设系统的分类及系统构成、结构与布局特点、设计建造厂商情况, 在此基础上展望了垂直铺设系统未来的发展趋势以及国产化建议, 以期为我国自主发展深水柔性管垂直铺设系统装备提供有益参考。

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某大型集装箱船舵杆与舵柄连接方式研究

金彩, 吴金星, 刘金花

2023 (2): 30-36.

摘要 ( 228 )

PDF(5690KB) ( 480 )

船舶建造正趋于向大型化发展, 大型船舶的配套的舵柄体量也随之增大, 采购成本及其施工难度也会相应增加。目前, 船舶舵柄与舵杆多采用无键油压和有键干压两种连接方式。本文分析研究舵柄与舵杆的连接方式,获得满足要求、便于施工、零件轻量化的最优连接方式, 具有重要工程意义; 结合船级社规范要求, 以某大型集装箱船为例, 在舵柄与舵杆的无键油压、有键干压两种传统的安装方式基础上, 提出有键油压的第三种连接方式; 将三种连接方式对比, 并采用有限元方法进行强度校核, 得出压入力、压入量、材料屈服强度等方面的结论, 从而获得满足实船要求、便于船厂施工、舵柄轻量化的最优连接方式。

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通用型FPSO上部模块界面原则研究

刘焰明, 胡蓉, 郭国盛, 叶永坤, 武志坤

2023 (2): 37-42.

摘要 ( 111 )

PDF(5538KB) ( 957 )

本文首先介绍了通用型 FPSO 上部模块界面研究的目的与意义; 接着, 介绍了通用型 FPSO 上部模块典型工艺系统流程、总体布置、结构的主要方案; 随后, 从系统流程、总体区域、结构、电仪讯系统设置4 个方面出发, 论述了 FPSO 上部模块与船体及水下生产系统的界面原则; 最后, 总结和展望了后续开展相关界面原则的研究。

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深水半潜式生产及凝析油储存平台风险分析及实践

刘小燕, 冯加果, 李达

2023 (2): 43-50.

摘要 ( 84 )

PDF(2560KB) ( 458 )

深水气田开发投资大、风险高, 而我国深水气田开发缺乏经验, 更加突显风险管理的重要。综合 HAZOP、HAZID、 SIL 和改进专家统计分析法等风险分析方法, 从常规风险和特有风险两个方面建立了深水天然气开发及凝析油储存平台风险管理流程; 重点开展了半潜式平台的火灾爆炸、立柱储存大容量凝析油、国内资源建造、首次聚酯缆、首次大直径SCR 和缺乏深水经验等因素导致的特有风险分析; 从项目管理、船体结构、立管、系泊系统、船体系统和平台调试等方面, 充分识别了该平台的潜在风险, 并给出了主要风险应对措施, 从而有效实施风险管理,给工程设计和实施提供了指导, 可供今后深水气田开发工程的风险管理参考。

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海上平台组块风道噪声特性及降噪措施分析

刘新福, 程辉, 李晖, 李博, 高鹏, 张守森, 刘碧龙

2023 (2): 51-56.

摘要 ( 117 )

PDF(2173KB) ( 381 )

海上平台组块房间风道及其设备运行过程中产生各种噪声, 对操作人员甚至是水下鱼类等造成不同程度的影响, 有必要对海上平台组块噪声控制提出更高要求。综合湍流脉动与风机空气激励耦合作用, 建立平台组块风道噪声计算模型, 利用FW H 方法分析通风系统中风道噪声对平台房间声压级影响; 基于统计能量(SEA) 法, 构建平台组块房间SEA 模型, 分析SEA 子系统内损耗因子和子系统间耦合损耗因子, 并预报组块房间噪声动态分布状况, 确定典型工况噪声传播路径及主导分量, 对超标房间采取降噪措施以达到噪声控制的目的。结果表明: 海上平台组块的风道噪声多处在中低频段, 且对组块房间总声压级影响较小; 低频噪声传播较远, 高频噪声衰减较快,远处房间主要受低频空气噪声和结构噪声影响。由此, 针对空气噪声和结构噪声分别设计隔声和隔振措施, 平台组块房间均满足国家标准要求。

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玻璃纤维增强复合材料拉-拉疲劳研究

高爽, 李泽邦, 李森, 初星澎, 刘晓彬, 李想

2023 (2): 57-60.

摘要 ( 101 )

PDF(1751KB) ( 388 )

在不同应力水平下, 对玻璃纤维增强乙烯基树脂基复合材料层合板进行拉拉疲劳试验; 试验数据采用对数形式进行曲线拟合, 获得S N 曲线。玻璃纤维增强复合材料随着应力幅的降低, 持久极限循环次数显著增加, 呈现出大幅度的增加趋势。根据曲线推测, 应力幅再降低时, 持久极限循环次数会增加更多。其失效过程一般为玻璃纤维与基体界面脱胶、玻璃纤维断裂、基体裂纹; 也造成该区域的应力集中, 树脂基体裂纹不断扩展, 直至玻璃纤维与树脂基体完全脱离, 形成分层玻璃纤维断裂。

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水下采油树闸阀及连接器关键测试技术及应用

刘晓, 张宁, 朱伟, 李森, 刘程程, 熊涛, 李泽邦

2023 (2): 61-66.

摘要 ( 140 )

PDF(4263KB) ( 444 )

作为水下采油树系统的关键部件, 水下阀门和井口连接器面临着极其复杂的海洋服役环境, 必须经过测试验证其能够满足相关标准和规范规定的开启、关闭、锁紧、解锁、密封、承压、承载等性能要求。为充分模拟水下低温高压及复合加载的额定水深工况, 研究了基于 API Spec17D、 API Spec6A 标准的水下闸阀和液压井口连接器的关键测试技术, 提出了一套复合测试的方法程序和测试系统, 并顺利完成了对国产化装备的实验室测试应用。

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海洋油气远距离变频驱动关键技术研究及实验验证

王善芬, 郭宏, 刘盈, 张嵘, 吕晶剑, 周忠豪, 郭江艳

2023 (2): 67-71.

摘要 ( 83 )

PDF(5532KB) ( 166 )

随着世界能源的逐渐消耗,深海油气田的开采已经越来越成为重要研究课题。目前,我国深海水下生产技术已经开始发展和应用,水下供电系统却始终是制约我国水下生产技术开拓创新的重要因素。开展远距离变频驱动实验平台分析仿真和搭建就显得尤为重要。本文依托实验平台进行系统谐振分析、电机启动试验等研究,验证了远距离变频驱动实验平台的试验能力,表明系统可以有效模拟实际工程运行状态,能够对水下供电系统的研究提供进一步的技术支撑。

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海上浮式风力机动力响应分析与数值仿真关键技术研究

曲晓奇, 李红涛, 唐广银, 杜海越, 杨林林

2023 (2): 72-78.

摘要 ( 183 )

PDF(8230KB) ( 956 )

随着海上浮式风电技术的发展，我国大功率漂浮式海上风力机组开始走向工程示范应用。由于风机厂商对上部风机结构参数的保密，针对实际工程项目中的漂浮式风力机进行数值仿真分析具有诸多挑战和难度。本文以实际工程项目为例，研究漂浮式海上风力机在数值仿真过程中的关键技术。通过建立等效推力模型等手段，实现工程样机的数值建模并进行典型工况的动力响应分析。基于本文的研究成果可以有效解决实际工程项目中浮式风力机数值模型建立的难点，对促进我国风电产业技术发展，加速我国海上风电商业化进程具有重要意义。

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海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践

李红涛, 杨林林, 曲晓奇, 孙涛

2023 (2): 79-88.

摘要 ( 244 )

PDF(12983KB) ( 145 )

海上浮式风电装备已经逐步成为深远海新能源开发的热点。但浮式风电商业化开发仍面临一系列技术难点和挑战。本文系统梳理了海上浮式风电装备设计分析关键技术，从总体性能分析、结构整体强度、系泊系统设计、疲劳强度分析、稳性校核、动态电缆设计6个方面提出了解决思路和分析方法，结合国内浮式风电平台的实际工程案例，给出有益结论和建议，对我国浮式风电装备开发进行了很好的工程探索和实践，以期为我国漂浮式风电技术的发展壮大提供有益参考。

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海上风电制氢关键技术及突围路径

高畅, 李红涛

2023 (2): 89-94.

摘要 ( 271 )

PDF(2904KB) ( 1262 )

海洋可再生能源非常丰富，但能量难以储存。利用海上可再生能源发电制备绿氢，可为绿色能源的储存提供全新的思路。本文主要对海上风电制氢关键技术进行了分析，重点对海上水电解制氢技术、海上氢能储运技术、海上制储氢装备设计以及海上制储氢方案4个方面进行了详细论述，并对国内海上风电制氢关键技术进行了对比与总结，在此基础上提出了相关对策和建议，为我国海上风电制氢技术与装备的创新发展提供参考。

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深水半潜平台结构应急响应研究与应用

高畅

2023 (2): 95-100.

摘要 ( 80 )

PDF(1592KB) ( 219 )

针对深水半潜式钻井平台典型的结构安全事故或突发事件，阐明了深水半潜式钻井平台结构主要安全风险，建立了一套闭环的结构应急响应体系，包括应急响应前数据动态管理、应急响应机制、应急响应后事故跟踪等。针对典型事故，提出深水半潜平台结构风险应急响应分析内容及推荐方法。为平台结构的安全运营和风险管控提供技术支持。

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海上设施结构监测系统标准适用性研究

康永田, 凌爱军, 靳新悦, 梁园华, 唐爱盼

2023 (2): 101-105.

摘要 ( 120 )

PDF(4469KB) ( 1229 )

随着海上设施结构安全要求的不断提高和数字化技术的快速发展，结构健康监测技术被广泛的应用在海上设施结构物中，对海上设施结构进行实时、无损、全面的损伤评估，保障海上设施的安全。目前数字化技术在海上设施上的应用处于起步阶段，业内对于海上设施的结构监测系统还未形成完善的技术标准。本文研究海上设施结构监测系统的标准，分析监测系统设计、制造、安装、调试和检验标准的适用性，为海上设施结构监测系统的工程应用提供技术支持。

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离散型海洋油气装备制造业的数字化和智能化转型探究

贺辰, 罗超, 刘世聪, 亢冬春, 王亮

2023 (2): 106-111.

摘要 ( 158 )

PDF(4845KB) ( 179 )

本文首先阐述了在信息技术领域应用数字化技术和智能化技术对制造业的影响，详细介绍了智能制造相关的前沿技术，并对最新的行业现状进行简要分析。然后，结合当前海洋石油工程行业中的装备建造独有的特点进行深度刨析，阐明了离散型装备制造这一特点给海洋石油工程带来的痛点。最终，针对离散型制造的实际情况，结合多年积累的现场实际，通过三维模型设计、智能机器人等多维度关键技术对数字化和智能化转型进行探究。

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深水钢悬链线立管波致疲劳预报时频方法对比

黄俊, 康, 张岩松, 艾尚茂

2023 (2): 112-118.

摘要 ( 157 )

PDF(5975KB) ( 229 )

波致疲劳损伤是深水钢悬链线立管（SCR）疲劳损伤的重要组成部分。分别采用时域和频域的方法对中国南海海域风暴海况引起的SCR波致疲劳损伤进行了预报，分析了时域方法和频域方法得到的平台运动响应和立管动力响应的差异，对疲劳损伤风险位置及损伤极值等预报结果进行了对比，结果表明：时域方法与频域方法计算耗时差距巨大，采用频域方法得到的损伤风险位置滞后，且与时域方法相比，对立管的波致疲劳损伤进行了放大，在数量级上保持一致。通过上述结果分析，评估两种方法在深水钢悬链线立管波致疲劳预报中的适用性。

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国家海底观测网十米浮标平台系统研究与应用

李清, 陆海, 韩睿, 王建军

2023 (2): 119-125.

摘要 ( 120 )

PDF(3430KB) ( 1444 )

国家海底科学观测网是经发改委批准的重大科技基础设施建设项目，旨在全方位、多领域的立体观测海洋。与业务化运行的浮标网不同，海底科学观测网对浮标平台在数据采集和控制系统、水声通信、系统的防护和国产仪器实验平台等方面提出了新的更高的要求。针对这些科学目标的工程实现，探讨对现有浮标的改进和功能增删以满足整个海底观测网的需求。

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水下井口轻型修井作业技术及设备发展概述

汪迪, 黄聪聪, 常双利

2023 (2): 126-130.

摘要 ( 134 )

PDF(2963KB) ( 900 )

随着海上油气资源开发规模不断扩大，国内海洋油气田或将大规模采用水下井口生产模式，而国内还未有与之配套的水下修井装备和技术。本文对比了国际上现行主流的两种修井作业技术，着重介绍了两种轻型修井作业系统及其优缺点，对国外现有的水下修井装备发展和作业情况进行了分析。最后归纳总结了国内相关技术的发展差距和应对策略。

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波浪补偿技术在深海采矿工程中的研究与应用

余德泉, 季建刚, 夏魁, 夏海红, 黄田忠, 陶俊

2023 (2): 131-139.

摘要 ( 159 )

PDF(16741KB) ( 104 )

阐述了波浪补偿技术研究在深海采矿工程中的重要意义，开展了波浪补偿装置总体方案、工作原理和工作流程研究，保证输矿立管在作业过程中可以获得支持力和补偿力，相对海底保持静止位置稳定工作，并通过仿真分析方法研究波浪补偿系统的动态综合性能，归纳采矿船船舶振动周期、负载大小、液压管路流阻、摩擦力等因素对补偿效果的影响规律，同时分析限速安全技术，研究限速安全阀的功能原理、结构组成、试验方案，通过装船应用验证了安全保障效果，最终形成了深海采矿波浪补偿技术较为全面的研究成果。

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基于动态刚度模型的聚酯缆力学性能研究

康庄, 隋海波, 黄俊, 艾尚茂

2023 (2): 140-144.

摘要 ( 187 )

PDF(6034KB) ( 485 )

采用聚酯缆作为系泊材料的张紧式系泊形式克服了锚链的自重大的缺点，为浮体提供了更好的系泊性能，在深水系泊领域备受关注。聚酯缆的非线性力学性能明显，其非线性本构关系使得该材料的张力响应预测难度增大，因此精确模拟该关系具有重要意义。本文基于绝对节点坐标法，在轴向大拉伸的情况下，结合8股编织结构的聚酯缆的动态刚度模型，开展聚酯缆张力响应精确计算与分析，并与近似算法进行对比。研究结果表明，采用精确算法得到的聚酯缆轴向张力高于近似算法，聚酯缆的非线性本构关系使其呈现“越拉越刚”的现象，近似计算可能会使得张力预测失真。因此，在计算使用聚酯缆材料的系泊系统的张力响应时，采用精确的动态刚度计算模型是十分有必要的。

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大管径海底管道J型铺设分析

黄俊, 李少杰, 康庄

2023 (2): 145-151.

摘要 ( 182 )

PDF(10242KB) ( 50 )

J型铺设由于其良好的管线下放形态，是目前大管径深水海底管道最适用的铺设方式。针对大直径海底管道J型铺设下放过程，本文采用悬链线理论进行管道铺设静态分析，探究铺设角度和水深对管线受力的影响，以确定大直径海底管道在不同作业水深的最佳铺设角度。基于商业软件OrcaFlex开展管道铺设过程中时域动态分析，研究铺管船运动、海洋环境及管道破损状态下管道上张力和应力变化情况，可为实际工程提供参考。

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