油輪在渤海油田某區塊環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 257017）

油輪在渤海油田某區塊環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 257017）

油輪；系泊方案；系泊力試驗；程序分析

針對油輪在渤海油田某區塊兩種系泊方案，從力學角度、技術可行性、成本等幾個方面進行比較分析計算，并對系泊方案給出了計算模型，特別是通過系泊力試驗以及程序分析，最終“樁錨+浮筒”這一方案以其相對簡單的安裝工藝、較低的成本以及應用于渤海油田該區塊較好的安全性而被采納。

0 引言

本文是針對5 000 t油輪在渤海油田某區塊進行系泊方案研究，主要內容包括穿梭油輪系泊方案設計和系泊力計算，為渤海油田某區塊的開發提供一套經濟、安全、可靠的油輪系泊及原油外輸方案。油輪在風浪流作用下靠近采油平臺安全系泊，必須保證纜繩受力和撞擊力不能超過自身的破斷強度［3］，通過物理模型試驗，測定各種環境載荷下不同組合工況下的錨纜所受最大系泊力，并進行分析。

1 系泊系統方案

經過認真收集和分析渤海油田某區塊的環境條件及油田數據，并對渤海海域油田的輸油方案及穿梭油輪系泊形式進行回顧、評價、學習和借鑒有用的經驗，共針對兩種方案進行了分析研究，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 系泊力的試驗和程序分析

圖1 “浮筒+樁錨”系泊系統總體布置圖

圖2 “浮筒+吸力錨”系泊系統布置圖

試驗在船模專用水池進行，水池設有可控硅造波機、濾波網，可產生不同波高和周期的波浪。水池還有生風系統，可在水池中產生均勻的、與波浪方向一致的不同風級的風。

試驗條件：

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。

風力：取3~7級。

系泊船體在風浪流作用下，主要受風吹力、波流力和慣性力的作用，考慮彈性相似。利用試驗形成的受力-變形曲線，利用有關相似原理公式，可得到MOSES程序需要的有關數據。

MOSES程序作為海洋工程商用軟件，對系泊運動響應預報具有較好的可信度，在國際上已經得到很多用戶的任可。對實驗數據利用該軟件進行系泊力及運動分析。

計算分析時采用的坐標系為：從船尾的浪向為0°，從右舷過來的浪向為90°。總體坐標系在水面，原點位于船中，Z向朝上為正，X向朝左為正，Y向按右手法則確定。在計算過程中，出于著重考慮安全，將風、浪、流等環境力于同一方向施加于油輪上，且分別在0°、45°、90°、180°等5個方向上進行系泊力計算［1］。

除了錨固點形式不同外，方案1與方案2每根系泊纜的結構形式完全一致，故每根纜所受的系泊力結果亦完全一致，因此將方案1與方案2的系泊力計算及運動分析進行了合并。

系泊力計算時所建立的模型如圖3所示：

圖3 系泊系統模型圖

在計算時，分別于0°、45°，90°、135°，180°等方向施加荷載，所得計算結果如表1所示。從表1可知，當環境載荷為90°時，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 方案對比分析

3 結語

由表2可以看出，“吸力錨+浮筒”方案制造與安裝工藝相對復雜、成本較高、且應用于渤海油田區塊，故具有一定的風險，因此我們建議采用“樁錨+浮筒”方案。

［1］盛振邦、劉應中.船舶原理［M］.上海：上海交通大學出版社，2003：337-436.

［2］林杰人.船舶設計原理［M］.北京：國防工業出版社，1989：65.

［3］中國船級社.船舶及海上設施法定檢驗規則［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

柏健（1976-），男，漢族，工程師，主要從事海洋石油工程設計工作。