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第十七篇 海洋深水油气田开发技术3

第一章 概述3

第一节 深水油气田开发技术概况3

一、深水平台概况3

二、浮式平台的基本功能及系统构成6

第二节 深水平台类型及特点7

一、张力腿平台7

二、深吃水立柱式平台9

三、半潜式平台10

四、浮（船）式生产储油装置10

第三节 深水油气田开发工程模式及特点11

一、深水油气田开发工程模式11

二、深水油气田开发工程模式的特点14

三、深水油气田开发工程模式的选择18

第二章 深水浮式平台及海上安装技术22

第一节 深水浮式平台设计基础22

一、深水浮式平台设计基础22

二、深水浮式平台设计规范28

三、深水浮式平台设计计算软件29

第二节 深水浮式平台的总体尺度规划30

一、半潜式平台总体尺度规划30

二、张力腿平台总体尺度规划35

三、SPAR平台总体尺度规划37

四、浮式平台总体尺度规划软件39

第三节 深水浮式平台的结构规划43

一、结构规划原则43

二、结构规划方法44

三、深水浮式平台的结构尺度规划工具软件简介46

第四节 深水浮式平台的总体性能分析50

一、稳性50

二、总体性能分析54

第五节 深水浮式平台的结构强度分析60

一、深水浮式平台的类型及其结构特点60

二、深水浮式平台的载荷分类61

三、深水浮式平台总体结构强度的分析63

四、深水浮式平台的局部结构强度分析67

五、许用应力69

第六节 深水浮式平台的疲劳强度分析69

一、深水浮式平台结构疲劳特点69

二、结构疲劳寿命的计算原理70

三、深水浮式平台的疲劳寿命分析73

四、S-N曲线选取77

五、疲劳寿命安全系数的选取78

第七节 深水浮式平台的系泊系统分析78

一、系泊系统概述78

二、环境条件80

三、悬链式系泊系统设计准则81

四、悬链式系泊系统分析方法83

五、张力腿分析方法85

第八节 深水浮式平台安装86

一、安装设计86

二、规范和设计软件86

三、安装设计海况87

四、安装机具的选择88

五、锚固系统的安装88

六、浮式平台结构主体系统安装90

七、浮式平台上部组块安装97

第三章 水下生产系统99

第一节 水下生产系统概述99

一、水下生产系统设计基础与设计原则99

二、水下生产系统总体开发方案101

三、水下生产系统应用场合与特点109

四、水下生产系统工程费用构成110

五、水下生产系统标准体系与常用术语111

六、水下生产系统应用前景114

第二节 水下生产系统的主要设备115

一、水下井口系统115

二、水下采油树系统117

三、油管挂123

四、泥线悬挂系统124

五、水下基盘和管汇125

六、用于水下系统的海底管道端部连接方式129

七、防护系统135

八、维护系统135

九、完井／修井立管系统137

十、典型水下设施安装过程137

第三节 水下油气水分离与流动安全保障技术138

一、水下油气水分离技术138

二、流动安全系统设计简介142

三、采用水下生产系统时海底管道布置形式146

四、崖城13-4气田设计案例148

第四节 水下人工举升和增压系统选型设计150

一、基本类型150

二、海底增压系统152

三、水下人工举升方式158

四、选用原则163

第五节 水下生产控制系统164

一、水下生产控制系统的基本类型164

二、水下控制系统组成170

三、水下控制系统功能设计172

四、水下控制系统设计参数174

五、水面控制设备的设计要求175

六、水下控制设备的设计原则178

七、控制脐带缆182

八、控制流体的选择183

九、典型的水下控制系统设计案例185

第六节 水下输配电技术进展191

一、水下输配电系统的基本模式191

二、选型设计要点194

三、水下输配电系统主要设备194

四、传输方式194

第七节 水下生产设备的完整性试验195

一、现场验收检查195

二、陆地试验196

三、浅水试验197

四、深水试验及后期完整性试验198

第八节 水下生产系统的典型投产程序198

一、水下油井启动的典型程序199

二、生产主阀（PMV）泄漏试验程序199

三、环空、井筒、井下传感器现场试验验证200

四、试运转过程200

第九节 典型水下生产系统工程方案201

一、流花11-1油田深水开发技术——FPS+FPSO+25井水下生产系统201

二、陆丰22-1深水边际油田开发典范——一艘FPSO+5井式水下生产系统206

三、惠州32-5油田——水下生产技术在卫星井开发中的应用211

四、Mensa凝析气田——水下生产系统回接到浅水固定平台212

五、Scarab/Saffron气田——水下生产系统回接到深水管汇212

六、挪威Sn？hvit气田——水下生产系统直接回接到陆上终端214

第四章 深水海底管道、立管系统及敷设技术215

第一节 概述215

一、海底管道系统215

二、海洋立管系统215

三、海底管道和海洋立管结构形式216

第二节 深水海底管道219

一、深水海底管道结构设计标准、规范219

二、深水海底管道结构设计常用软件219

三、深水海底管道结构设计基础219

四、设计荷载和荷载组合220

五、深水海底管道结构设计222

六、深水海底管道悬跨分析222

七、深水海底管道铺设分析227

第三节 深水立管系统227

一、深水立管系统设计原则227

二、深水立管系统设计方法230

三、深水立管系统安装铺设方法234

参考文献235

第五章 深水模拟试验技术236

第一节 概述236

第二节 深水模拟试验的技术要求237

一、试验任务书237

二、技术要求内容238

三、各型平台的试验内容239

四、混合模型试验方法240

五、深水混合模型试验中的数值模拟241

第三节 深水模拟试验的程序242

一、试验大纲242

二、试验准备242

三、试验过程243

四、试验报告244

第四节 深水模拟试验的内容245

一、环境条件模拟245

二、静水衰减试验247

三、系泊系统刚度试验247

四、动力定位系统性能试验247

五、风、流作用力试验248

六、响应幅值算子（RAO）试验248

七、风浪流联合作用下的运动及系泊载荷试验248

八、全动力定位系统试验与辅助动力定位的系泊系统试验249

九、多浮体系泊作业试验249

十、甲板上浪、气隙及波浪砰击试验250

十一、立管的涡激振动试验250

十二、深吃水立柱式（SPAR）平台的涡激运动试验251

十三、自航或拖航过程的耐波性试验251

十四、安装就位试验252

十五、解脱与再连接试验252

十六、倾覆试验253

十七、内波试验254

第五节 深水模拟试验的结果254

一、环境条件模拟结果254

二、静水试验结果255

三、风流载荷系数试验结果255

四、规则波试验结果256

五、不规则波试验结果256

六、特殊试验结果257

第六节 全尺寸／实型试验258

一、试验目的258

二、试验场所258

三、试验准备258

四、试验内容258

附录 国内外深水试验水池及主要试验设施简介259

一、中国海洋深水试验池259

二、美国海洋工程研究中心（OTRC）水池260

三、荷兰MARIN海洋工程水池261

四、挪威MARINTEK海洋深水试验池261

五、巴西LabOceano海洋工程水池262

六、日本国家海事研究所的深水海洋工程水池263

第六章 天然气水合物开发技术264

第一节 天然气水合物概述264

一、水合物的定义及其特性264

二、水合物的研究历史与资源分布269

三、深水浅层天然气水合物对常规油气开发的风险275

第二节 天然气水合物开采技术278

一、天然气水合物层的地球物理特征278

二、天然气水合物的地球物理识别技术278

三、天然气水合物的钻探取样技术279

四、天然气水合物开采方法279

第三节 世界各国天然气水合物钻探取样和试采概况285

一、苏联麦索雅哈（Messoyakha）冻土带天然气水合物藏商业开采概况285

二、加拿大Mallik天然气水合物藏试采概况287

三、日本南海海槽天然气水合物藏钻探取样概况288

四、印度天然气水合物的海上钻探取心概况289

五、韩国天然气水合物的海上钻探取心概况290

六、中国天然气水合物的海上钻探取心概况291

第四节 天然气水合物储运技术292

一、天然气水合物快速生成292

二、天然气水合物储运技术298

三、天然气水合物的分解技术301

四、CNG、LNG和NGH储运方案比较302

五、管道中天然气水合物低剂量抑制剂控制技术309

参考文献313