FPSO艉部滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口的差異性淺析

劉 康

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司綜合服務(wù)公司，天津塘沽，郵編：300452）

1.0 前言

FPSO（Floating Production Storage and Offloading）是海洋原油開采作業(yè)的重要裝置，被稱為"海上石油工廠"。它集生產(chǎn)處理、儲(chǔ)存外輸及生活、動(dòng)力供應(yīng)于一體。而FPSO的艉部外輸系統(tǒng)則是FPSO海上原油外輸作業(yè)的主要設(shè)備集成，它主要包括貨油泵、外輸總管、氮?dú)獯祾吖芟怠⑾磁摴芫€、惰氣管線支管、外輸計(jì)量裝置、艉部外輸端口、外輸軟管等。該系統(tǒng)對于FPSO海上原油外輸作業(yè)起著關(guān)鍵性作用。

按照使用特點(diǎn)分類，目前中國海域內(nèi)FPSO的艉部外輸系統(tǒng)中的外輸端口主要采用滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口兩種，而與之匹配使用的外輸軟管也分為兩種，一種為額定彎曲半徑較小、彎曲強(qiáng)度較高的雙層軟管（Double Carcass Hose）,另一種則是額定彎曲半徑相對較大、彎曲強(qiáng)度相對較低的單層軟管（Single Carcass Hose）。兩種端口及軟管圖示如下：

從外觀上，我們可以直觀地看出FPSO的艉部滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口這兩種外輸端口的差別。那么，究竟該如何選擇一個(gè)合適的艉部外輸端口呢？

圖1 滾筒端口及雙層軟管

圖2 懸掛端口及單層軟管

2.0 兩種端口的差異分析

在FPSO的ODP階段，設(shè)計(jì)人員會(huì)對其所在服役的油田環(huán)境進(jìn)行調(diào)研和系統(tǒng)分析，并充分考慮其安全性、可操作性、經(jīng)濟(jì)性等各項(xiàng)因素之后，最終確認(rèn)采用何種艉部外輸端口。

同樣，如果需要對滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口進(jìn)行差異性分析，我們也需要從各個(gè)方面進(jìn)行考量。為方便理解和對比，本文將影響端口選擇的因素分為內(nèi)部因素和外部因素兩種：

內(nèi)部因素：指設(shè)備本身的特性因素。主要包括設(shè)備經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)成熟度、可操作性、設(shè)備安全性等。

外部因素：則指設(shè)備本身之外的特性因素。主要包括與設(shè)備配套的外輸軟管性能、設(shè)備使用環(huán)境等。

總結(jié)出上述兩類因素后，我們可以依照各項(xiàng)指標(biāo)來分析滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口的差異性。

2.1 內(nèi)部因素

（1）經(jīng)濟(jì)成本

滾筒式：對于FPSO而言，滾筒式外輸端口需要額外購買滾筒設(shè)備，同時(shí)匹配相應(yīng)的液壓系統(tǒng)和絞車。通常這樣整套的設(shè)備總價(jià)在150萬美元左右。此外，滾筒式使用的雙層外輸軟管每根價(jià)格比單層外輸軟管價(jià)格貴1-2萬美元。即：使用滾筒式端口要比使用懸掛式端口的設(shè)備成本高出近200萬美元。

懸掛式：不需要額外購買滾筒式的大型設(shè)備，單層外輸軟管即可適用。

（2）技術(shù)成熟度

滾筒式：技術(shù)成熟度高，設(shè)備較為復(fù)雜。由于外輸作業(yè)時(shí)需要收放軟管，因此對滾筒式端口匹配的液壓系統(tǒng)和絞車質(zhì)量以及相應(yīng)的作業(yè)操作要求較高。渤海海域和南海西部海域多家作業(yè)者的長期使用證明了滾筒式端口設(shè)備的可靠性，但也有某些因?yàn)椴僮髟蚧蛟O(shè)備故障導(dǎo)致的問題出現(xiàn)。

懸掛式：技術(shù)成熟度高，且設(shè)備簡單。2008年以前投產(chǎn)的南海東部海域FPSO均采取此外輸端口方式，同樣有著長期安全無故障使用的可靠性。

（3）可操作性

滾筒式：設(shè)備體積龐大，操作較為復(fù)雜，需要配合相應(yīng)的液壓系統(tǒng)和絞車完成外輸軟管收放作業(yè)，作業(yè)操作要求較高。

懸掛式：無需外輸軟管收放作業(yè)，操作便捷。

（4）設(shè)備安全性

滾筒式：由于滾筒式設(shè)備較為復(fù)雜，同時(shí)需要配套的液壓系統(tǒng)和絞車配合使用，對操作要求較高，此外設(shè)備檢查手段也比較復(fù)雜，因此設(shè)備安全性相對較低。

懸掛式：設(shè)備簡單，方便檢查。設(shè)備安全性相對較高。

2.2 外部因素

（1）配套外輸軟管性能

滾筒式：滾筒式端口的外輸系統(tǒng)中，外輸軟管需要盤繞在滾筒上，因此它所配套使用的外輸軟管一般為額定彎曲半徑較小、彎曲強(qiáng)度較高的雙層軟管。雙層軟管在溢油預(yù)警和保護(hù)、保溫方面有著一定的優(yōu)勢。另外，滾筒和軟管之間需要配套使用快速釋放閥（Quick Release Coupling）以確保整套系統(tǒng)的安全性。但由于外輸軟管長時(shí)間在滾筒上受到擠壓，常常會(huì)發(fā)生外觀變形的情況，甚至有可能會(huì)引起脫膠進(jìn)而影響軟管漂浮性能。

懸掛式：對外輸軟管的性能要求相對較低，通常采用彎曲半徑相對較大、彎曲強(qiáng)度相對較低、制造工藝更為成熟的單層軟管。無論外輸與否，外輸軟管始終都漂浮在海面上。此外，單層軟管在使用中需要配套使用破斷閥（Breakaway Coupling），以防止?jié)撛诘囊缬惋L(fēng)險(xiǎn)。懸掛式的優(yōu)點(diǎn)在于軟管不需要頻繁地收放，不會(huì)受到類似于滾筒式的擠壓。但懸掛式端口通常所使用的單層軟管在溢油預(yù)警和保護(hù)、保溫方面不如雙層軟管。

（2）使用環(huán)境

滾筒式：根據(jù)滾筒式端口的外輸系統(tǒng)和滾筒配套使用的雙層軟管的特性，可以知道滾筒式的優(yōu)點(diǎn)在于可以有效地避免臺(tái)風(fēng)天氣、惡劣海況以及過往船只對軟管造成的影響。滾筒式端口外輸系統(tǒng)一般常見于渤海海域和南海西部的FPSO。

懸掛式：懸掛式端口的外輸系統(tǒng)常見于中國南方的外海油田，比如南海東部海域。由于海上油田所在的海域開闊，海溫合適，過往船只較少，除了臺(tái)風(fēng)的影響以外，軟管使用環(huán)境相對較好。面臨臺(tái)風(fēng)天氣時(shí)，整組軟管需要從海上解脫拉回錨地避臺(tái)，待到臺(tái)風(fēng)過后，又需將軟管拉回油田。

2.3 差異性分析（右圖）

3.0 結(jié)論

作為目前較為主流且技術(shù)成熟度高的滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口，它們在其內(nèi)外部特性上各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此對于艉部外輸系統(tǒng)而言，如何為FPSO選擇一個(gè)合適的外輸端口，主要取決于設(shè)計(jì)期間的側(cè)重性，而不能片面地否定或肯定某種外輸端口存在的價(jià)值。