深水油气开发装备及其关键力学问题.pdf

石 油机械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 4年第4 2卷第 7期 ． ． 海洋石油装备 深水油气 开发装 备及 其关键 力学 问题 王 懿 焦 晓楠 段梦兰 中国石油大学 北京海洋油气研究中心 摘要 随着我 国建设海洋强国战略 目标 的确定 ，开发深水油气资源的重要性和迫切性 日益凸 显，深水油气开发装备 的核心技术亟待掌握。介绍 了常用深水油气开发模 式中主要装备 的结构特 点及功能，并分别对其在设计 、制造 、运输、安装过程 中涉及到 的关键力学 问题进行 了凝 练，指 出了我 国未来海洋工程领域 的发展需求和重点研究方向。该项研究成果可提升我 国深水 油气田开 发装备的研发能力，并对我国在 国际海洋工程技术上的地位提高具有一定指导意义。 关键词 深水钻井装备 ；油气开发；浮式生产平台；立管系统；水下生产系统 ；力学问题 中图分类号 T E 9 5 2 文献标识码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 4 5 7 8 ． 2 0 1 4 ． 0 7 ． 0 0 9 Equ i p m e nt f o r De e p wa t e r Oi l a n d Ga s De v e l o p me n t a n d Ke y M e c ha n i c a l Pr o bl e m s Wa n g Yi J i a o Xi a o n a n Du a n Me n g l a n O f f s h o r e O i l a n d G a s R e s e a r c h C e n t e r ，C h i n a U n iv e r s i t y o fP e t r o l e u m，B e ifi n g Ab s t r a c t Wi t h t h e d e t e r m i n e d s t r a t e g i c o b j e c t i v e t o b e a ma r i n e p o w e r ，t h e s i g n i fi c a n c e a n d u r g e n c y o f d e e p wa t e r o i l a n d g a s r e s o u r c e s d e v e l o p me n t a r e r a i s e d d a y b y d a y a nd t h e c o r e t e c h n o l o g y o f d e e p wa t e r o i l a nd g a s d e v e l o p me n t e q ui p me nt n e e d t o b e ma s t e r e d u r g e n t l y ． Th e s t r u c t u r e f e a t u r e s a n d f un c t i o n s o f ma i n e q u i p me n t f o r c o m mO B de e p wa t e r o i l a n d g a s d e v e l o p me n t mo de l a r e i l l us t r a t e d ． Th e ke y me c h a n i c a l i s s u e s wi t h r e s p e c t t o t h e ma i n e q ui pme nt ’ s de s i g n，ma n u f a c t u r i n g， t r a n s p o r t a t i o n a n d i n s t a l l a t i o n p r o c e s s a r e c o n c i s e l y i n t r o du c e d ． The d e v e l o p me n t n e e d s a nd k e y r e s e a r c h d i r e c t i o ns o f t h e f u t u r e ma r i n e e n g i n e e r i n g fie l d o f Ch i n a a r e p o i n t e d o ut ．T he r e s e a r c h r e s u l t s c a n e n h a nc e t h e r e s e a r c h a n d d e v e l o p me nt c a pa b i l i t i e s o f d o me s t i c d e e p wa t e r o i l a n d g a s fie l d e q ui pme n t ， a n d p r o v i d e c e r t a i n g ui d a n c e t o i mpr o v e Ch i n a’ s s t a t us i n t h e i n t e r na t i o n a l ma r i ne e ng i n e e r i n g t e c h n o l o g y ． Ke y wor ds d e e p wa t e r d r i l l i n g e q u i p me n t ； o i l a n d g a s d e v e l o pme nt ； flo a t i ng p r o d uc t i o n pl a t f o r m ； r i s e r s y s t e m ； s u bs e a p r o d u c t i o n s y s t e m ； me c h a n i c a l p r o b l e ms 0 引 言 海洋油气资源 的开发离不开装备体系的完善 。 由于受水深 、环境条件、离岸距离 、地质条件以及 油藏特性等多种复杂 因素影响，海洋油气资源开发 装备与陆上油气资源开发装备存在较大差异。经过 1 个多世纪的发展 ，海洋油气资源开发装备 已从早 期以浅海固定式平 台为主的装备体系，发展到 目前 以深水 浮 式结 构 和水 下 生产 系 统 为 主 的装 备体 系 。在陆上和浅海油 田增产潜力相对较小的情 况下 ，通过深水开发提高油气产量 ，解决制约我国 经济发展 的瓶颈 问题 ，对提升我 国能源安全水平 ， 保证经济建设 快速 、高效 、平稳增长 都具有重要 意义 。 深水油气资源开发装备具有科技含量高、技术 基金项 目国家 自然科学基金项 目 “ 考虑钢悬链线立管安装的管土非线性相互作用 机理研究 ” 5 1 3 4 9 0 0 2 ；高 等学校博 士点专项科 研基金项 目 “ 考虑钢悬链线立管运动速 度的管 土非线性相互作用机理研究” 2 0 1 3 0 0 0 7 1 2 0 0 0 9 ；中国石 油大学青年教 师专项培养基金 项 目 K Y J J 2 0 1 2 0 41 4 。 2 0 1 4年 第4 2卷第7期 王 懿等深水油气开发装备及其关键力学问题 一 3 7一 集成高 、安全可靠性高的特点 ，其在设计 、制造 、 运输和安装过程中存在许多具有非线性和随机性特 征的关键科学问题。这些问题涉及流体力学 、固体 力学 、振动力学 、传热学 、材料与腐蚀 、摩擦学 、 机械理论 、控制理论 、声学以及系统工程学等 ，体 现了力学与其他学科的交叉与融合。因此 ，对深水 油气开发装备关键力学问题的研究是力学学科发展 与技术创新的相互推动过程 。 1 深水油气开发装备 深水区域具有海洋环境条件复杂 、水深远超人 类下潜极限、离岸距离不同以及油藏特性各异等特 点 ，使得深水油气资源开发模式与浅水 中基于固定 式平台为主的开发模式存在较大差异 ，从而对油气 勘探、生产设施建造、安装 、投产和报废的不同阶 段中涉及的开发装备产生较大影响。目前 ，深水 中 常用 的开发 模 式 有 独立 式 S t a n d ． a l o n e D e v e l o p ． m e n t 和回接式 T i e ． b a c k D e v e l o p m e n t J 。要准 确掌握深水油气开发装备的关键力学问题 ，首先要 了解各装备在深水油气开发中的功能和应用情况 。 1 ． 1 深水钻井装备 钻井船和半潜式钻井平台作为深水油气钻采作 业的主力军 ，近年来得到快速发展 ，应用水深达到 3 0 0 0 m，钻井深度超过1 0 0 0 0 m 。钻井船主要 由船体 、定位系统 、钻井系统和立管系统组成。流 线型船体使其具有 良好的机动性 ，锚泊系统 、动力 定位系统 和升沉补偿装置等使 其具有 良好 的稳 定 性。钻井船中部的月池 、钻井 甲板和井架等特殊结 构作为钻井船与其他用途船舶 的重要区别 ，在设计 中需要考虑井架和立管载荷对整个船体稳定性 的影 响 9 J 。半潜式 钻 井平 台主要 由上 部模 块 、立 柱、 下部浮箱 、定位系统和钻井系统组成。其上部模块 高出水面一定高度 ，以免波浪冲击 。下部浮箱提供 主要浮力 ，沉没于水下以减小波浪力。因此 ，半潜 式钻井平台具有水线面面积小 、抗风浪能力强、运 动性能 良好 、甲板面积和可 变载荷 大等特 点 。 近年来 ，随着新型高强度聚酯材料取代传统钢质锚 泊系统的应用 ，使得钻井装 备能适用于更深 的水 深 ；而大厚度高强度 钢材的船体使得大型化钻井设 备的应用成为现实。 1 ． 2 浮式生产平台 目前 ，深水油气资源开发中常用的浮式生产平 台包 括 张 力 腿 式 平 台 T L P 、立 柱 式 平 台 S P A R和浮式 生产 储卸 油装 置 F P S O ” 。 T L P的浮体结构与半潜式平台类似 ，每个柱形浮箱 下由数根张紧索固定于海底 ，通过调整张紧索使浮 体的浮力大于重力 ，从而使其垂向运动性能得到极 大改善。S P A R主要 由上部模块 、单个或多个竖直 柱形浮体、下部桁架 、压载舱和半张紧分布式系泊 系统组成 ，应用水深可达 3 0 0 0 m。F P S O集生 产、 储油 、卸油为一体 ，具有移动灵活 、停泊简单 、适 用水深范围大、输 出原油成本低 、可重复使用等优 点 ，应用水深可达 2 0 0 0 m。近年来 ，随着天然气 开发的需求增大 ，浮式液化天然气生产储卸油装置 L N G F P S O和浮式液 化天然气储 存和再 液化装 置 L N G - F S R U正逐渐兴起 。 1 ． 3 水 下航 行器 目前 常 用 的 水 下 航 行 器 包 括 载 人 潜 水 器 HO V 、遥 控 潜 水 器 R O V 和 自治 潜 水 器 A U V 卜1 7 j 。HO V主要 由耐压球壳 、生命保 障系 统 、压载球 、推进器、机械手和照明通信系统等组 成。R O V和 A U V作为无人水下航行器 ，其 主要 区 别在于 R O V通过脐带缆连接水面母船而传输能源 和信息 ，母船上 的操作人 员通过脐带缆遥 控操纵 R O V的机械手进行水下作业 ；而 A U V 自身携带能 源 ，依靠预先编制 的程序指令进 行 自主控制作业。 因此 ，R O V比 A U V的作业 时间更长 ，可在无 限时 间内执行水下探查与作业 ，具备较强作业能力。 1 ． 4 海底管道及立管系统 海底管道从结构形式上可分为单层管道 S i n g l e B o r e P i p e 、管 中管 P i p e i n ． P i p e 和集束 管 道 B u n d l e P i p e 。单层管道具有用钢量少、安 装难度小 的优点 ，其结构形式从早期只能应用于浅 水的单层保温配重管 ，发展到 目前能用于深水的复 合涂层体系单层管道。管中管由输送油气介质的钢 质 内管 、保温层和起保护和加强作用的钢质外管组 成 ，具有防护可靠性高 、有效减少 内层热应力变形 等优点 ，但 在安装过程 中施 工难度大 ，且 用钢量 大 ，因而整体工程造价 高。集束管道 主要 由承载 管 、护套 管、输油气 管道 、输水 管道和 电缆等组 成 ，具有优越的保温 I生能 ，能有效避免油气集输过 程 中结蜡和水合物的形成。 深水立管系统作为连接浮式生产平台和水下生 产系统的重要装备 ，从结构形式上可分为钢质悬链 线立管 S C R 、顶部张力立管 1 T r R 、柔性立管 F R和混合立管 H R 。与浅水立管通过 卡子直接固定在平台桩腿上的结构形式不同，深水 立管除顶部和底部分别与浮式生产平 台和水下生产 系统连接外 ，中间无任何固定结构。 石 油机械 2 0 1 4年第 4 2卷第 7期 1 ． 5水下 生产 系统 水下生产系统主要包括采油树 、水下增压与分 离系统 、管汇和跨接管等 卜 。 水下采油树 由树体 、井 口连接器 、油管悬 挂 器 、顶部堵塞器 、采油树帽、阀门 、管线和配件等 组成 ，功能主要包括悬挂油管 ，密封油管与套管间 的环形空间，控制和调节油井的生产 ，保证各项井 下作业顺利进行等。水下增压和分离系统在水下生 产系统 中起到提高流动性和采收率的作用 。水下管 汇由管汇主体 、清管 回路模块 、控制模块 、保护结 构和防沉板等几大模块组成 ，主要用于汇集和分配 不同井 口产出的油气 ，以及对各井 口进行注水 、注 气 、注化学药剂等维护工作。跨接管作为采油树与 管汇间的 回接设备 ，通过倒 u形和 M 形的膨胀弯 释放热应力。跨接管两端具有卡箍式或套筒式的连 接器，根据连接器 的连接方 向可分为水平连接跨接 管和垂直连接跨接管。 2 浮 式装备 关键力学 问题 2 ． 1 浮式装备风浪中非线性波浪载荷预测 随着大尺度 、非常规浮式装备的出现，使得传 统海洋工程流体力学 已不能满足复杂海况条件下浮 式装备非线性波浪载荷预测的要求。以平面流建立 起来的二维方法 、不计浮式装备弹性效应 的刚体模 型与线性假设 ，在实际应用 中逐 渐暴露 出其局 限 性。浮式装备在极端环境 时所 承受的非线性 波浪 力 ，如浮体弹塑性变形与粘性流场的三维强非线性 流固耦合作用的预测 、流体可压缩性及浮体弹性效 应对砰击影响的预测、砰击与甲板上浪载荷的随机 模型的建立 、风浪作用下舱壁内液体晃荡瞬态载荷 与弹性船体运动响应的耦合作用的预测等 ，都是 目 前急需解决的问题 。 2 ． 2 浮式装备结构安全性 浮式装备在结构外部波浪、海水腐蚀和结构 内 部易燃油气介质化学侵蚀 、流体冲击磨蚀等复杂条 件下 ，极 易 出现结构破坏 、爆炸 、泄漏等重 大事 故。而高强度钢和复合材 料等在浮式装备 上的应 用 ，在减轻结构质量 、提高承载能力和延长疲劳寿 命的同时，也对下列结构安全预测评估技术提出了 新的要求 结构超负荷作用下屈曲和大变形引起 的 延性塌垮预测 、初始缺陷与使用退化对结构极限承 载能力的影响预测 、往复与动态加载对构件塌垮过 程的影响预测 、复合材料结构的累积与渐进破坏过 程预测 、可燃气体爆炸 阈值及压力波传播预测 、半 密闭与密闭空间燃爆载荷预测 、爆炸与高温载荷联 合作用下结构损伤预测 、结构火灾事故分析及防爆 设计 、碰撞过程能量转化与能量耗散预测 、结构物 碰撞全耦合数值仿真分析技术 、全生命周期结构安 全设计技术等。 2 ． 3 浮式装备非线性运动控制 在深水条件下 ，浮式装备的系泊方式 由浅水 中 常用的锚链系泊系统转变为动力定位系统。这一转 变对浮式装备在风浪中的非线性运动预测提出了更 高的要求 。而制约浮式装备非线性运动控制的关键 技术包括 风浪中浮式装备与各种非定常流动的干 扰与耦合作用预测 、风浪中浮式装备与螺旋桨的非 定常干扰与耦合作用预测 、风浪 中浮式结构倾覆与 稳性失效的力学机理 、浮式结构运动的时变与非稳 态特性预测 、深水大尺度柱体结构的涡激诱导运动 预测、非线性慢漂力和慢漂阻尼预测、低频慢漂运 动响应和高频脉冲振动响应预测 、非线性横摇与波 浪中大幅度运动预测等。 3 管线装备关键力 学问题 无论是在深水油气资源开发的钻井期还是作业 期 ，海管 、立管和脐带缆等管线装备都起到了重要 作用 。在深水恶劣环境条件下，管线装备的关键力 学问题包括以下几个方面。 3 ． 1 深水管线装备流固耦合作用下结构 响应 与疲 劳损伤 海流经过深水管线此类细长柔性结构时 ，南于 涡漩脱落而在柔性结构周围形成不对称的流场 ，并 在柔性结构上产生周期性变化的作用力 ，从而引起 柔性结构涡激振动 V I V 。V I V是立管 和钻井 隔 水套管疲劳破坏的主要 因素。对于深水立管 ，由于 涡漩脱落频率与其高阶频率相接近 ，将会发生不稳 定的大幅驰振现象 ，从而造成多根立管问的相互碰 撞 。因此 ，建立深水细长结构涡激振动的机理与模 型、掌握深水细长结构 的大尺度非线性 动力特性 、 研究随机载荷谱及疲劳载荷谱 的标准化描述方法 、 建立随机载荷作用下疲 劳裂纹扩展寿命 预报模 型 、 建立深水管线装备非线性疲劳损伤模型等，是深水 管线装备安全运行的重要保 障。 3 ． 2 复杂载荷作用下深水管线装备 的破坏理论及 失效准则 在深水管线装备的全生命周期内 ，不仅受到来 自外部海流 、水压 、低温及海水腐蚀 的联合作用 ， 而且还受到来 自内部油气输送的高温 、高压 、化学 2 0 1 4年 第4 2卷第 7期 王 懿等深水油气开发装备及其关键力学问题 一 3 9一 侵蚀及流体运动损伤 的联合作用 ，加之深水地基土 体强度较小和对外界扰动敏感等特殊的工程性质 ， 共 同构成了深水管线装备特有的复杂破坏机制。此 外 ，在制造和安装中产生的初始缺陷进一步加剧了 其破坏模式 的复杂性。例如立管在不同程度 的残余 应力 、凹坑 、腐蚀 、初始椭圆度以及裂纹等缺陷形 式下 ，承受海流 、内外压差 、温差 、轴力和弯矩等 载荷作用时 ，其失效模式和破坏演变方式各异。因 此 ，建立复杂载荷作用下深水管线装备 的破坏理论 及失效准则 ，对其设计具有重要意义。 3 ． 3 深水立管与海底土壤相互作用 S C R顶部通过柔性接头连接浮式平 台，底部直 接与海底土壤接触。在海洋环境和浮式平台运动作 用下，S C R具有复杂 的非线性 动力 特性 ，并在海 床上形成沟槽 ，从而改变 S C R的局部形状 和动力 响应 。充分考虑海床饱合粘土对立管嵌入 的阻力作 用和由于粘性性质对立管拔出的吸附力作用 、触地 点 T D P 处土壤强度的变化 、管土相互作用特性 的变化以及沟槽 的演变特征 ，提出管土耦合作用的 时变数学模型 ，建立深水立管 T D P的管土耦合模 型与分析方法 ，为深水立管的全寿命设计与在位运 行管理提供理论依据 。 4 水 下装备关键力 学问题 水下航行器和水下生产 系统等水下装备 ，作为 科技含量高、技术集成高 、安全可靠性要求高的重 要深水油 田开发工具 ，在其设计 、制造 、运输和安 装过程中涉及到力学与其他多学科的交叉与融合。 对水下装备关键力学问题的研究是学科发展与技术 创新的相互推动过程 ，不仅推动深水油气关键工程 学科的发展，而且将丰富和发展各学科的内涵 。 4 ． 1 高强度、全透明新型载人舱技术 载人舱的结构屈服强度 、稳定性 、局部开 口强 度 、疲劳强度等 因素是 H O V能否承受深水 高压 和 保证总体性能的关键 。在钛合金载人舱技术 日趋成 熟的基础上，玻璃钢复合材料载人舱技术成为各国 研究人员关注的焦点 。玻璃钢复合材料全透明、高 强度的特性能够满足 3 6 0 。 观察和减轻质量的需求。 但载人舱开孔后局部强度加强技术 、高透 明度和大 直径球状玻璃钢加工技术 、模块化技术总体结构制 造技术等技术难题成为玻璃钢复合材料在载人舱上 应用的瓶颈。 4 ． 2 高温高压复杂环境下密封机理 水下装备中各种连接件之间的密封性能直接影 响设备 的安全运行。在深水极端环境条件下 ，密封 件外部承受低温 、高压、海流冲蚀与腐蚀 ，内部承 受高温 、高压、油气介质腐蚀 ，使得水下装备 的密 封机理极为复杂。因此 ，研究密封元件在复杂条件 下的力学性能变化 、建 立新型密封结构 和密封形 式 、研究新型密封材料 的性能变化规律 、掌握复杂 条件下 的密封 机 理是 水 下装 备 安全 作 业 的重 要 保障。 4 ． 3 水下多相分离机理 从油井中开采 出来的往往是油、气和水的混合 物 ，并可能夹带少量泥砂 ，离开井 口遇低温还会形 成水合物及乳化液 。为提高水下输送流动性和采收 率 ，需采用水下多相分离系统。针对深水多相分离 特点 ，探索以油为连续相 的油、气 、水和砂多分散 颗粒体系在各型分离器 内流动与分离 的特征 和机 理 ，突破在重力场和旋流场内油、气 、水和砂多分 散颗粒体系的干扰沉降 、聚集和分离规律 ，建立深 水气液、液液分离新 的分离理论和机理模型 ，并创 立深水气液、液液分离器优化设计理论与方法 ，是 油气安全输送的重要保障。 4 ． 4 仿生技术 海洋生物在亿万年的演化过程中孕育出能够适 应复杂多变 的海洋环境的特性和功能 ，对于水下装 备的设计 具有重要借 鉴作用。如何通 过研究 、学 习、模仿 、复制和再造生物系统的结构 、功能、工 作原理及控制机构 ，解决水下装备在保证总布置及 总体性能前提下的高水动力性能载体线型设计 、满 足稳定性和机动性要求的操纵性设计 、快速上浮和 下潜设计等一系列水动力学问题 ，是各国学者的研 究热点。 5 结束语 随着 国际形势 的变化 和我 国综合 国力的增长 ， 南海深水油气资源开发 的重要性 和迫切性 日益 凸 显。南海由于频发的台风 、独有 的内波流、复杂的 地质形态以及丰富的天然气水合物资源等 自身特殊 情况 ，对我 国深水油 气开发装备提 出了 巨大 的挑 战。深水油气开发装备关系到我国的国土安全和权 益 ，虽然我 国已建成 以 H Y S Y 9 8 1深水钻 井平 台和 H Y S Y 2 0 1 起重铺管船为代表 的深水油气开发装备 ， 但配套设备 国产化率不 高 ，关键技术 仍需依靠 国 外 ，这严重制约了我 国对深水资源的开发利用 。 我 国应从国外深水油气开发装备的特点 、现状 和发展趋势 中，认真总结经验 、吸取教训 ，结合我 4 0 石 油机械 2 0 1 4年第 4 2卷第 7期 国深水海域特有环境条件 、现有技术能力和发展潜 力 ，凝练深水开发装备关键技术 ，制定符合我 国国 情的深水油气开发装备发展道路 ，从而提高我国海 洋资源 ，特别是深水资源的开发能力 ，提升我国深 水油气开发装备制造的国际竞争力 ，提高我国在国 际海洋工程技术中的地位。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 1 0 ] [ 1 1 ] 参考文献 C ala v a n C W ， Ga r f i e l d T R ． W e s t Af r i c a d e e p - w a t e r d e v e l o p m e n t s S u b s u rf a c e l e a r n i n g’S [ C] ． H o u s t o n ， T e x a s [ S ． n ． ] ，2 0 0 4 ． Ag e h E A，A d e g o k e A，U z o h O J ． U s i n g i n t e g r a t e d p r o d u c t i o n m o d e l i n g I P Ma s a n o p t i mi z a t i o n t o o l f o r f i e l d d e v e l o p m e n t p l a n n i n g a n d m a n a g e m e n t[ c]． T i n a p a Ca l a b a r ， Ni g e r i a S o c i e t y o f P e t r o l e u m E n g i n e e r s ，201 0 ． 王桂林 ，段梦兰，冯玮 ，等 ．深海油气 田开发模式 及控制因素分析 [ J ]．海洋工程，2 0 1 1 ，2 9 3 1 391 45． R i j k e n O，L e v e r e t t e S ，B i a n X ． D r y t r e e s e mi s u b me r s i b l e s f o r G u l f o f M e x i c o [ C]． H o u s t o n ，T X，U S A [ S ． n ． ] ，2 0 1 3 ． He r r ma n n R P．S h a u g h n e s s y J M． T w o me t h o d s for a c h i e v i n g a d u a l g r a d i e n t i n d e e p w a t e r[ C ]．A m s t e r d a m ， Ne t h e r l a n ds2 001， S PE ／I ADC Dril l i ng Co n f e r e n e e，2 0 01 ． Ko z i c z J R ． I n t e gra t i n g e me r g i n g d r i l l i n g me t h o d s f r o m fl o a t i n g d ri l l i n g r i g s - e n a b l i n g d ri l l i n g s o l u t i o n s for t h e f u t u r e[ c]． Mi a mi ，F l o ri d a ，U S AS o c i e t y o f P e t r o l e u m En g i n e e r s ，2 0 0 6 ． 孙宝江 ，曹式敬 ，李吴 ，等 ．深水 钻井技 术装 备现 状及发 展趋 势 [ J ]．石 油钻 探技 术，2 0 1 1 ，3 9 281 5 ． 赵洪 山 ，刘新华 ，白立 业 ．深 水海洋 石油钻 井装备 发展现状 [ J ]．石油矿场机械，2 0 1 0 ，3 9 5 6 8 7 4． Ch e n H． Mo a n T．Ve r h o e v e n H． S a f e t y o f d y na mi c p o s i t i o n i n g o pe r a t i o ns o n mo bi l e o f f s h o r e d r i l l i n g un i t s [ J ]． R e l i a b i l i t y E n g i n e e ri n gS y s t e m S a f e t y ，2 0 0 8 ， 9 3 7 1 0 7 21 0 9 0 ． Zh a i G， Ma Z，Zhu H． The wi n d t u n ne l t e s t s o f wi nd p r e s s u r e a c t i n g o n t h e d e r r i c k o f d e e p w a t e r s e mi -- s u b - m e r s i b l e d r i l l i n g p l a t f o r m [ J ] ． E n e r g y P r o c e d i a ， 201 2，1 4 1 2 6 7 1 27 2． 周守为，金晓剑，曾恒，等 ． 海洋石油装备与设施 支撑起海洋石油工业的平台 [ J ]．中国工程 [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ 1 5 ] [ 1 6 ] [ 1 7 ] [ 1 8 ] [ 1 9 ] [ 2 0 ] [ 2 1 ] [ 2 2 ] [ 2 3 ] [ 2 4 ] 科学 ，2 0 1 0，1 2 5 1 0 21 1 2 ． 张武奎 ，刘振 国，宋儒鑫 ． 发展 中的浮式生产储 卸 油装置 F P S O关 键 技 术[ J ]．中 国造 船 ， 2 0 0 5 ，4 6 增刊 1 2 1 3 0 ． 李润培 ，谢永和 ，舒 志 ．深海平台技术 的研究现状 与发展趋势 [ J ]．中国海洋平台，2 0 0 3 ，1 8 3 15． I v e r s e n I ． He l l e k l e i v V． L NG F P S O s o l v i n g t h e s u p p l y s h o r t f a l l[ C ]． Ho u s t o n ，T e x a s [ S ． n ． ] ，2 0 0 9 ． S h i - B o F， L i a n L，P i n g R． Re s e a r c h o n h y d r o d y n a m i c s mo d e l t e s t f o r d e e p s e a o p e n f r a me d r e mo t e l y o p e r a 。 t e d v e h i c l e [ J ] ．中 国海 洋工 程 英 文版 ，2 0 1 2 ， 2 6 2 3 2 93 3 9 ． 刘蔚 ，崔维成 ．多学科设计优 化 载人 潜水 器设 计 的一种新工具 [ J ]．船舶力学 ，2 0 0 4，8 6 9 5 1 1 2． 冯俊梅 ，连琏 ，葛彤 ． 潜 艇操纵控制方法 的现状 与 发展 [ J ]．海洋工程，2 0 0 5 ，2 3 1 1 1 41 2 2 ． Ga o X， L i u R， Ya n S ． Mo d e l t e s t b a s e d s o i l s p r i n g mo d e l a n d a p p l i c a t i o n i n p i p e l i n e t h e r ma l b u c k l i n g a n a l y s i s[ J ]． C h i n a O c e a n E n g i n e e ri n g ，2 0 1 1 ，2 5 35 0 75 1 8 ． 王懿 ，段梦兰 ，李丽娜 ，等 ．深水立管安装技术 进 展 [ J ]． 石油 矿场 机械 ，2 0 0 9 ，3 8 6 4 8 ． L e n c i S， C all e g a r i M． S i mp l e a n a l y t i c a l mo d e l s for t h e J - l a y p r o b l e m [ J ] ． A c t a Me c h a n i c a ，2 0 0 5 ， 1 7 8 1 2 33 9 ． W a n g Yi ，Dua n Me n g l a n． A ma t h e ma t i c a l mo d e l f o r s u b s e a we l l s p a r t i t i o n i n t h e l a y o u t o f c l u s t e r ma n i fol d s [ J ]． A p p l i e d O c e a n R e s e a r c h ，2 0 1 2 ，3 62 63 5 ． L i n J ，d e We c k O，d e Ne u f v i l l e R，e t a 1 ． E n h a n c i n g t he v a l u e o f o f f s ho r e d e v e l o pme n t s wi t h fle xi b l e s u bs e a t i e b a c k s[ J ]． J o u r n a l o f P e t r o l e u m S c i e n c e a n d E n g i n e e rin g．201 3， 1 0 27 38 3． 陈家庆 ．海 洋 油气 开 发 中 的水 下 生产 系 统 一 [ J ]．石油 机械 ，2 0 0 7 ，3 5 5 5 4 5 8 ． 陈 家 庆 ．海 洋 油 气 开 发 中 的 水 下 生 产 系 统 二 海底处理 技 术[ J ]．石 油机 械 ，2 0 0 7 ， 3 5 9 1 5 01 5 6 ． 第一作者简介王懿，讲师，生于 1 9 7 9年，2 0 1 1 年 毕业于大连理工大学船舶与海洋工程专业 ，现从事海洋工 程结构 物设计制 造相关研究工作 。地址 1 0 2 2 4 9 北京市 昌 平 区。E m a i l w a n g y i z y n s i n a ． c o n。 收稿 日期 2 0 1 4一 O 1 0 9 本文编辑刘峰