FPSO關(guān)鍵系統(tǒng)和特點(diǎn)淺析

吳兵樣　陳固軍　吳康

摘 要：FPSO為英文Float Production Storage and Offloading簡(jiǎn)稱，中文即：水上浮體式生產(chǎn)儲(chǔ)油郵輪。FPSO是海洋石油天然期工業(yè)使用的浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置，其原理是將海洋平臺(tái)開(kāi)采的海底原油進(jìn)行油氣水分離出來(lái)，再由穿梭油輪或者海底管道運(yùn)走，是當(dāng)今船舶與海洋工程行業(yè)中極受青睞的、高技術(shù)含量、高附加值的產(chǎn)品。文章將分析FPSO當(dāng)前四個(gè)主要關(guān)鍵系統(tǒng)，并結(jié)合海油系統(tǒng)內(nèi)服役的主要FPSO，分析FPSO的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：FPSO；四個(gè)主要關(guān)鍵系統(tǒng)；特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TE952 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）12-0179-02

世界第一艘FPSO由皇家荷蘭殼牌石油公司于1976年將一艘59 000 t舊油輪改裝而成，并于1977年將其應(yīng)用于西班牙近海卡斯利翁油田，從此拉開(kāi)了FPSO正式參與海洋油氣開(kāi)發(fā)的序幕。

中國(guó)第一艘FPSO“渤海友誼”號(hào)是由708研究所設(shè)計(jì)，由上海滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司于1989年7月建成并交付給中海油。

列出來(lái)海油系統(tǒng)目前服役的FPSO，基本覆蓋了中國(guó)海域作業(yè)的FPSO，見(jiàn)表1。

1 關(guān)鍵的系統(tǒng)

1.1 船體與生產(chǎn)設(shè)施模塊

FPSO一般可分為兩部分：船體和生產(chǎn)設(shè)施模塊，是FPSO主要關(guān)鍵系統(tǒng)之一。

①船體指包括主甲板、主甲板下的船舶結(jié)構(gòu)、船舶主機(jī)、船舶推進(jìn)器傳統(tǒng)船舶必須有的要素等，一般與油氣水的生產(chǎn)處理無(wú)直接關(guān)系。

②生產(chǎn)設(shè)施模塊包括油氣水處理和生產(chǎn)輔助設(shè)施等，通常在主甲板以上3～4 m處生產(chǎn)甲板上以模塊化設(shè)施存在。典型FPSO甲板布置，如圖1所示。

1.2 模塊系統(tǒng)與主甲板連接支撐結(jié)構(gòu)

FPSO的主甲板與模塊系統(tǒng)之間的連接支撐結(jié)構(gòu)，通常稱作支架結(jié)構(gòu)，當(dāng)前主流的模塊支架結(jié)構(gòu)為壁式支架，即，模塊與主甲板之間相對(duì)獨(dú)立，未與船體整體連成一部分，考慮到船舶發(fā)生總縱彎曲，故支架采用一端與船體主甲板固定，另一端使用活動(dòng)連接的理念，使得船舶產(chǎn)生總縱彎曲時(shí)，模塊可沿船梁縱向滑動(dòng)。流花11-1服役的“勝利號(hào)”即采用該支架連接形式，如圖2所示。

1.3 油氣生產(chǎn)處理系統(tǒng)

油氣生產(chǎn)處理系統(tǒng)也是FPSO的主要系統(tǒng)之一，由計(jì)量系統(tǒng)、火炬燃燒系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)與油氣水分離系統(tǒng)等組成，F(xiàn)PSO船體相對(duì)陸地來(lái)說(shuō)，空間有限，故FPSO上的油氣生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上要求合理緊湊，既要保證整個(gè)系統(tǒng)有序、安全工作，又要保留足夠的保養(yǎng)維護(hù)空間，這是當(dāng)前FPSO船舶油氣生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要思路。

1.4 卸油系統(tǒng)

卸油系統(tǒng)為FPSO的另外一個(gè)主要系統(tǒng)。按照海上卸油方式的不同，可分為三種。

1.4.1 鋼纜拉緊式

FPSO與經(jīng)艏部改造的專用穿梭郵輪以艏艉方式授油，另一輔助拖輪反向拖拽郵輪，使鋼纜拉緊，保持FPSO和郵輪之間的距離，避免碰撞，同時(shí)用油管卸油。渤中34-2/4服役的“常青號(hào)”即曾采用該系統(tǒng)。

1.4.2 單錨固定腿式

在海床上錨固一個(gè)傳輸結(jié)構(gòu)，使流體通過(guò)該結(jié)構(gòu)，從FPSO傳輸?shù)洁]輪，這種結(jié)構(gòu)能有效地避免碰撞，提高安全性。

1.4.3 懸鏈錨固式

該結(jié)構(gòu)是一個(gè)浮筒式結(jié)構(gòu)，下部有一個(gè)對(duì)地靜止部分用錨鏈固定于海底，上部繞其轉(zhuǎn)動(dòng)，使流體通過(guò)該結(jié)構(gòu)從FPSO傳輸?shù)洁]輪。這種結(jié)構(gòu)也能有效地避免碰撞，惠州油田區(qū)服役的“發(fā)現(xiàn)號(hào)”即采用該系統(tǒng)。

1.5 系泊定位系統(tǒng)

系泊定位系統(tǒng)為FPSO的一個(gè)很有特點(diǎn)的系統(tǒng)。按系泊形式的不同，可以分為單點(diǎn)系泊、多點(diǎn)系泊兩種，是通過(guò)吸力錨或?qū)Ч芗芴峁┳銐虻南挡戳Φ摹?/p>

例如南海流花11-1油田區(qū)服役的“勝利號(hào)”FPSO，其浮式儲(chǔ)油、卸油裝置用吸力錨提供系泊力，采用10條114 mm的錨鏈系泊在一個(gè)沉沒(méi)式浮筒上，再通過(guò)浮筒與船體連接，即為單點(diǎn)系泊；同一油田去的半潛式生產(chǎn)平臺(tái)則采用深水吸力錨與11條127 mm的錨鏈提供系泊力，此即為多點(diǎn)系泊。

2 FPSO的特點(diǎn)淺析

從上文闡述的FPSO的主要系統(tǒng)中可以看出，由于FPSO與傳統(tǒng)油輪在服務(wù)環(huán)境、服役期限等的差異，故其和傳統(tǒng)的船舶在結(jié)構(gòu)、功能上也存在一定差異，有其自己的特點(diǎn)：

①運(yùn)移性好，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，在深水海域里有較強(qiáng)的抗風(fēng)浪能力。

②FPSO既可與自升式鉆井生產(chǎn)平臺(tái)組合，又能與導(dǎo)管架生產(chǎn)平臺(tái)組合，也可以用于深水采油，與穿梭油輪、海底采油系統(tǒng)（即，海底注水井、海底采油樹(shù)、海底管匯等）合并組合構(gòu)成海上的浮式生產(chǎn)平臺(tái)，很受海洋石油行業(yè)的青睞。

③FPSO一般具有很大的船舶主尺度尺寸（即，船長(zhǎng)、船寬、型深、吃水，方型系數(shù)等尺寸），是海洋船舶家族中的“大個(gè)子”，故其具有很大的原油儲(chǔ)存能力和大產(chǎn)量的油水氣處理分離能力，是典型的高產(chǎn)能、高附加值的船舶。

④FPSO的油氣水處理系統(tǒng)相對(duì)陸地上的類似系統(tǒng)，總體布局更加緊湊、安全規(guī)格更加嚴(yán)格，既要滿足生產(chǎn)、安全需求，又要留足相應(yīng)維修空間，故有較高集成化化配置完備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

⑤FPSO長(zhǎng)期工作于固定的海域，所以FPSO一般為減少波浪阻力而設(shè)計(jì)的球鼻艏，型線比較簡(jiǎn)單。

⑥FPSO要求使用壽命比傳統(tǒng)船舶長(zhǎng)，業(yè)主通常要求40年左右，故要求船體結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的抗疲勞能力，結(jié)構(gòu)局部部位需要做特殊加強(qiáng)處理。

⑦當(dāng)今世界一些頂級(jí)FPSO抗風(fēng)暴能力均是按百年一遇的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，即使大風(fēng)暴來(lái)臨，仍可以通過(guò)系泊設(shè)備停在原處，無(wú)需躲避，從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，相對(duì)其他一般郵輪，F(xiàn)PSO更適用于遠(yuǎn)離海岸的深水油田的開(kāi)發(fā)。

3 結(jié) 語(yǔ)

同步于國(guó)內(nèi)石油和天然氣行業(yè)的蓬勃發(fā)展，中國(guó)海工人通過(guò)最近二十多年的努力，已經(jīng)全面系統(tǒng)地解決了FPSO上一些關(guān)鍵系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，并在風(fēng)浪的考驗(yàn)中得到了驗(yàn)證，跟上了世界FPSO發(fā)展的步伐。但隨著當(dāng)今全球浮式鉆采平臺(tái)的不斷增長(zhǎng)，未來(lái)對(duì)FPSO的技術(shù)勢(shì)必提出一些新的挑戰(zhàn)，中國(guó)當(dāng)代海工人還需要繼續(xù)努力，學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，迎頭跟進(jìn)，保持不斷學(xué)習(xí)、發(fā)展的工作作風(fēng)。

參考文獻(xiàn)：

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