ICS 75.180.10 SY E 94 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T74432019 海上油气设施水文气象设计条件 和作业条件计算方法 Derivation of metocean design and operating conditions inoffshoreoilandgasfacilities 2019-11-04发布 2020－05－01实施 国家能源局 发布 SY/T7443—2019 目 次 前言 1范围 2 规范性引用文件 3术语和定义 4符号和缩略语 4.1 主要符号 4.2缩略语 5水文气象参数的确定 5.1 概述 5.2水文气象数据的专家解释 5.3确定设计作用或作用效应的参数选择 10 5.4水文气象数据 10 5.5 海域风暴类型 · 10 5.6方向性 5.7 极端条件外推 11 5.8 疲劳评估所需的水文气象参数 5.9 短期作业所需的水文气象参数 11 水深、潮汐和风暴潮 12 6 6.1 概述 12 6.2 潮汐 · 13 6.3 风暴潮 13 1 风 7.1 概述 · 14 7.2 风的作用和作用效应 · 14 7.3 风廊线和时间平均风速 ·15 7.4 风谱 15 波浪 8.1 概述 ·15 .16 8.2 波浪作用和作用效应 8.3 波浪固有、表观和遭遇周期 8.4 二维波浪运动学 ·16 8.5 长重现期单波最大波高 17 SY/T7443—2019 8.6 波浪谱 17 8.7 波浪方向散布函数和散布因子 17 8.8 波峰高度 ·17 9 海流 ·17 9.1 概述 17 9.2 流速 9.3 流剖面 ·18 9.4 流剖面拉伸 18 9.5 海流阻滞 ·18 10 其他环境参数· 19 10.1 海生物 10.2 海啸 ·19 10.3 假潮 · 19 10.4 海冰和冰山 19 10.5 积雪和积冰 10.6 其他要素 附录A（资料性附录） 补充信息和指南 ·21 附录B（资料性附录 波浪频谱的讨论 ·50 附录C（资料性附录) 各海区资料 参考文献· 129 = SY/T7443—2019 前言 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则 起草。 本标准由海洋石油工程专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：中海油研究总院有限责任公司。 本标准主要起草人：刘在科、李家钢、任叙合、王俊勤、谢波涛、黄必桂、谭越、金嘉萌、蒋梅 荣、张敏霞、尹晓娜、胡琴、安明明、邓媛媛、谢双蔚、夏菁、吴迪。 III SY/T7443—2019 海上油气设施水文气象设计条件和作业条件计算方法 1范围 本标准规定了石油天然气行业所有类型的海上结构物设计、建造和作业所需水文气象条件确定和 使用的一般要求。 上述要求分为两类： a）与环境条件及需要充分描述的水文气象参数确定相关的要求。 b）与海上结构物设计、建造和作业所需水文气象参数的特征和应用相关的要求。 相关环境条件和水文气象参数包括： 一水文气象参数的极值和非常规极值，其重现期明显长于结构物设计寿命。 一水文气象参数的长期分布，以水文气象参数的累积、条件、边缘或联合统计的形式给出。 结构物设计寿命内频发的一般环境条件。 水文气象参数适用于： 新建结构物设计时作用和作用效应的确定。 已建结构物评估时作用和作用效应的确定。 可移动式海上设施的指定场地评价。 结构物服役前和服役后（包括结构物的建造、运输、安装、弃置和拆除）限制性环境条件、 气候窗、作用和作用效应的确定。 一适当情况下的平台作业。 注：水文气象环境条件的特殊要求：张力腿平台参见API2T，自升式平台指定场地评价参见ISO19905-1，极地 海域结构物参见ISO19906，上部组块结构物参见ISO19901-3。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 ISO19900石油和天然气行业海上结构物通用要求（Petroleumandnaturalgasindustries一 General requirementsforoffshorestructures) ISO19902石油和天然气行业海上固定式钢质结构物（Petroleumandnaturalgasindustries一 Fixed steel offshore structures) ISO19903石油和天然气行业海上混凝土结构物（Petroleumandnaturalgasindustries一 Concreteoffshore structures) ISO19904-1石油和天然气行业海上浮式结构物第1部分：船形、半潜式、深吃水立柱式和 浅吃水圆柱形结构物（Petroleumandnaturalgasindustries—FloatingoffshorestructuresPart1:Ship shaped, semi-submersible, spar and shallow-draught cylindrical structures) 3术语和定义 ISO19900中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 1 SY/T74432019 3.1 非常规极值abnormalvalue 事故极限状态校核使用的非常规参数设计值，此时结构物整体性能不至于完全丧失。 注：非常规事件的概率量级为10-年～10年。在极限状态校核时，分项系数的部分或全部取1。 3.2 海图基准面 chartdatum 局地基准面，用于确定海图水深或当地海域的潮高。 注：海图基准面一般取近似最低天文潮面。 3.3 条件分布 conditionaldistribution 条件概率conditionalprobability 假设其他变量BI、C,给定的值不变，变量A，发生的统计分布（概率）。 注：给定Bi、Ci，Ai发生的概率表征为P（AiIBi，Ci，）。此概念适用于水文气象参数和水文气象条件对结 构物的作用和作用效应。 示例： 考虑波浪参数时，Ai可以是单波波峰高度，BI是水深，Ci是有效波高，。 3.4 设计波峰高度designcrestelevation 相对于静水位的极值波峰高度。 注：设计波峰高度与其他参数结合使用，其他参数包括天文潮、风暴潮、平台沉降、储层沉陷和水深不确定性等， 设计波峰高度从极值分析中推算。由于用简化的模型来估计设计波运动，设计波峰高度可能不同于（一般要 大于）结构物计算所用的设计波的波峰高度。 3.5 设计波designwave 用于海上结构物设计的确定性的波。 注1：设计波是一个工程设计上的抽象概念。设计波通常是一个带有特征值（如波高H、周期T、波陡、波峰高 度）的周期波。设计波的选择取决于： 设计目的。 波浪环境。 结构物几何尺度。 一所受的作用和作用效应的类型。 注2：通常设计波只与设计工况相一致，在这种情况下，结构物的波浪作用效应与波浪作用是准静态的关系。 3.6 极值 extremevalue 极端极限状态校核使用的参数设计值，此时结构物的整体性能保持在弹性范围内。 注：极端事件的概率量级为10-/年。 3.7 阵风gust 持续时间小于1min风速的短暂升降过程。 注：在某些国家，如果最大风速超过8m/s，气象观测将报告阵风。 3.8 阵风风速 gustwindspeed 较长的特定时间（1min～1h）内短时（3s～60s）平均的阵风风速最大值。 注1：出于设计目的，特定的持续时间取决于所设计的结构物（或其部分）的尺寸和固有周期，以使结构物满足 最为苛刻的设计条件；因此，相比较大的结构物（或其部分），小的结构物（或其部分）设计采用一个较短 2 SY/T7443—2019 的阵风风速持续时间（和因此较高的阵风风速）。 注2：实际应用中，出于设计目的，不同持续时间的阵风风速（例如3s、5s、15s、60s）可从风谱推算。 3.9 最高天文潮 highestastronomicaltide(HAT) 所有调和分潮相位相同时的高潮位。 注：调和分潮同相位大约每19年发生一次， 但每年有几次接近于这个条件。 3.10 hindcasting 后报 通过建立数值模型，模拟一个海域历史水文气象数据的方法。 3.11 长期分布long-termdistribution 变量在长时间尺度上的概率分布。 注：时间尺度超过海况持续时间，在这个时间内假设统计结果是不变的（见3.33短期分布）。此时时间尺度相当 于一个季节或结构物的设计寿命。 示例： 以下参数的长期分布： 有效波高。 -5~9月有效波高。 单波波高。 流速（如用于钻井立管的涡激振动）。 有效波高和波周期的联合分布散点图（如用于疲劳分析）。 特殊的作用效应。 3.12 最低天文潮 月lowestastronomicaltide(LAT) 所有调和分潮相位相同时的低潮位。 注：调和分潮同相位大约每19年发生一次，但每年有几次接近于这个条件。 3.13 边缘分布 marginaldistribution 边缘概率marginalprobability 变量A2通过积分其他变量B2、C等的值得到的统计分布（概率）。 注：Az相对于B2、C,等的所有值的边缘概率记为P（A2）。这个概念适用于水文气象参数，以及作用和作用效应。 示例： 考虑波浪条件时，A可以是某一指定场地的，相对于所有平均跨零周期B,和所有有效波高C的单波波峰高度。 3.14 海生物marinegrowth 附着于海上结构物的