浮式生产储油卸油装置(floating production storage and offloading,FPSO)是集油气生产、存储及外输于一体的高度集成的模块化高端海洋工程装备,在南海的极端海况下其模块支墩的安全性和稳定性直接影响海上油气生产作业的安全。为此,基于水动力学分析和耐波性理论分析,研究在南海典型海域的极端海况条件下FPSO的运动响应规律,结合有限元方法对其整体模型进行动态力学分析,并进行模块支墩的强度分析和安全评价;采用相似理论设计了缩尺比为1∶10的试验模型,开展用六自由度平台模拟海况的模拟试验。结果表明:随着南海海况恶劣程度的提高,横摇运动幅值增大,模块支墩变形和受力增大,应力集中现象明显;应力主要集中在斜支撑肘板,其屈服强度符合标准要求;关键点ZD1-N3、ZD2-N4处最大应力测试值与仿真值的相对误差分别为16%,10%,验证了有限元动态力学分析结果具有较高的准确性;增加肘板筋板厚度和改善支墩结构是提高支墩结构强度的有效方式。研究为FPSO模块支墩的设计和建造提供了理论指导。
