随着世界海洋油气开发的重点向深远海区域转移,浮式钻井生产储卸油系统(floating drilling production storage and offloading system,简称FDPSO)作为一种新型的海洋工程装备,可以很好的应用于我国南海海域的深远海油田及边际油田开发,因此其研发及建造成为我国海洋工程界的热点研究方向。FDPSO在海上进行作业时,由于受到风浪载荷的影响,会引起船体运动,船体运动不仅会降低工作人员的舒适性,而且会直接影响钻井作业和生产作业的正常运行,降低钻井及生产作业的效率和安全性。本文首先在第一章节对浮式生产系统进行了背景介绍,从FDPSO的功能性定义出发,对世界上在役、在建的FDPSO从结构型式、工作原理、钻采方式等方面进行了系统介绍,此外针对FDPSO-TLD,总体布置特点和钻井作业中普遍存在的运动补偿问题展开了讨论。主要采用三种方法对FDPSO-TLD模式的工作原理及其关键力学问题进行分析和验证：1.理论分析：本文第二章建立FDPSO-TLD系统运动的简化模型,并通过建立FDPSO-TLD系统在船体升沉、横摇运动作用下的动力学方程,采用精细积分法对FDPSO-TLD系统的动力学响应情况进行了分析和讨论。2.虚拟样机仿真：本文第三章对虚拟样机的概念及其应用进行了简单介绍,并将虚拟样机技术应用于FDPSO-TLD的概念设计中,建立了FDPSO-TLD的虚拟样机,对不同激励、不同振幅下FDPSO-TLD系统的运动补偿效果进行了分析和讨论。本部分通过建立FDPSO-TLD的虚拟样机对其工作原理进行了更进一步的验证,并根据其仿真结果得出了相应结论。3.物理样机试验：为弥补FDPSO水池试验存在的不足,设计并建立FDPSO-TLD系统动力学性能试验。在第四章节中依据相似理论对其尺寸及物理量进行了适当缩比,建立了完善的试验系统,依据水池实验结果对结构试验工况的频率和幅值进行选择,对钻井甲板的运动响应进行了实时监测和数据分析。采用理论计算、虚拟样机试验和物理样机试验三种方法从不同角度对FDPSO-TLD系统的工作原理进行验证,并通过对各个方法的结果进行分析和对比,验证了FDPSO-TLD系统模式的可行性,并且对FDPSO-TLD模式的概念设计提供了设计依据。
