目前,世界先进国家都将油气资源开发的重点投向深海。当今美国深海油气开发主要是“浮式钻采平台-水下井口-水下生产系统-海底管网”模式,采用干式采油树钻采平台,如深水张力腿平台(TLP)和深吃水立柱式平台(Spar)等。巴西深海油气开发形式则为“半潜式平台-水下井口-水下生产系统-浮式生产储油卸油装置”模式,采用湿式采油树钻采平台和半潜式平台。浮式钻井生产储油平台(Floating Drilling Production,Storage and Offloading,简称FDPSO)作为一种新型钻采储卸一体化平台,兼具钻井和生产储油功能,必将成为未来我国深水油气开发战略中的重要工具之一。目前,由于该种新型设备处于设计阶段,没有成熟的结构形式,也没有相应的技术指导规范,建造经验匮乏。本文从Moss Maritime公司设计的奥特宝平台出发,围绕平台水动力性能和其关键结构升沉补偿装置的动力学问题,进行了如下研究工作:首先,介绍了目前传统的升沉补偿装置及新型升沉补偿装置,分析比较各自优劣。阐述了FDPSO-TLD的基本工作原理,建立TLD(张力腿甲板)力学模型,并以奥特宝平台为对象给出平台及张力腿甲板系统的初步布置设计方案,对TLD系统中张力腿甲板、水下配重物、立管等关键结构给出详细布置说明。其次,采用海洋工程AQWA软件,研究奥特宝多立柱FDPSO的水动力性能及系泊特性。分别计算作业工况和自存工况下0°和45°浪向角下平台运动影响及系泊特性。同时,在上海交通大学海洋工程国家重点试验室开展奥特宝平台模型实验,缩尺比为1:80,并充分考虑到系泊系统等对平台主体运动的影响,对平台所受外部环境载荷进行模拟。通过对比分析数值仿真和试验结果,验证了计算结果的可靠性。再次,建立了八角形FDPSO、系泊系统、升沉补偿装置的耦合模型,分析对比了加装TLD前后平台主体的水动力响应及系泊缆张力。对比了TLD和FDPSO的升沉响应,数值仿真结果表明TLD的升沉响应相比于FDPSO平台主体要小,证明TLD升沉补偿装置具有一定升沉补偿效果。最后,针对FDPSO-TLD主要参数进行了敏感性分析,对比分析了不同配重物重量、平台重心位置、系泊布置和立管布置下的平台的运动响应。研究表明:配重物重量和立管布置对TLD的升沉运动影响较大,配重物重量过大会导致缆绳张力增大,进而引起更为剧烈的升沉响应;重心位置对平台及TLD的升沉影响较小;系泊缆主要约束平台水平运动,对结构物垂向运动约束效果较小。当改变缆绳布置后,平台升沉运动响应变化不大。研究表明,当安装TLD后,TLD的升沉幅值比FDPSO主体升沉幅值小,证明FDPSO-TLD系统具有一定的升沉补偿效果。