fpso的現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)

1、<p>　　FPSO的現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　摘要：在現(xiàn)代海洋油田開發(fā)進(jìn)程中，浮式生產(chǎn)儲油裝置（FPSO）應(yīng)用越來越廣泛。國家對海洋環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)越來越高，對FPSO的安全監(jiān)控要求也在不斷提高。本文通過介紹浮式生產(chǎn)儲油裝置在我國的現(xiàn)狀，以及浮式生產(chǎn)儲油裝置的關(guān)鍵技術(shù)，希望能夠?qū)ξ覈窈蠛Ｑ笥吞锏陌l(fā)展有所幫助。 </p><p>　　關(guān)鍵字：FPSO、目前狀況、關(guān)鍵技術(shù)

2、</p><p>　　中圖分類號：TE144 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　FPSO（Floating Production Storage and Offloading），即浮式儲油卸油裝置，可對原油進(jìn)行初步加工并儲存，被稱為"海上石油工廠"。它集生產(chǎn)處理、儲存外輸及生活

3、、動力供應(yīng)于一體，在其生產(chǎn)和生活設(shè)施上需要大量的海水，對其動力系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝流程上的冷卻作用。隨著國內(nèi)海上油田開發(fā)速度的提升，F(xiàn)PSO迎來了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的廣闊機遇。FPSO以其生產(chǎn)系統(tǒng)投產(chǎn)快、投資抵，承重能力以及抗惡劣環(huán)境能力強，儲油能力大，應(yīng)用靈活移動方便等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于海上油氣田開發(fā)工程。不斷增長的深水和超深水油田的勘探和開發(fā)極大的促進(jìn)了FPSO產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。伴隨科技發(fā)展和海上作業(yè)難度的加大，F(xiàn)PSO技術(shù)及開采工程裝備正在向大

4、型化、自動化、專用化方面發(fā)展，同時國際海事組織（IMO）對涉海船舶產(chǎn)品的安全、環(huán)保等方面的要求也越來越嚴(yán)格。 </p><p>　　二、傳統(tǒng) FPSO 的特點及我國 FPSO 的現(xiàn)狀 </p><p>　　傳統(tǒng)的固定式采油平臺為中心的海上油田開采模式，F(xiàn)PSO系統(tǒng)對于邊際油田、早期開采系統(tǒng)和深海油氣田開發(fā)中有其獨特的優(yōu)勢，近年來得到了大力的發(fā)展，已經(jīng)成為海上油氣資源開發(fā)的一種主要開采手段。

5、與固定式采油平臺開采模式相比，F(xiàn)PSO的主要特點有：第一，投資省、開采風(fēng)險低。采用FPSO開采模式不必花費巨資建造海上固定式采油平臺。同時，F(xiàn)PSO系統(tǒng)可重復(fù)使用，其投資費用可由多個油田分?jǐn)偅岣吡讼到y(tǒng)的使用效率并節(jié)省了油田開采成本。在油田開發(fā)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)油田的規(guī)模與原設(shè)計有差異，采用FPSO開采模式則可以避免采用固定式采油平臺時可能帶來的投資風(fēng)險。第二，建造費用對水深和海底地質(zhì)條件不敏感。FPSO 系統(tǒng)對海底地形，海床地質(zhì)以及水深

6、因素不敏感，系統(tǒng)對這些因素的變化而引起建造成本變化幅度不大。海底支撐型采油平臺的建造費用隨著水深的增加而幅增加，這已經(jīng)成為這一類平臺邁向深海的一道難以逾越的障礙，而 FPSO 開采模式為深海油氣資源的開發(fā)提供了一種實用和有效的手段。第三，施工周期短、建造質(zhì)量有保障。由于采油設(shè)備及其船上的其它各類裝置均在岸上“全天候“建造，因而施工周期短，建造質(zhì)量不受海況及氣候因素影響而易</p><p><b>　　F

7、PSO關(guān)鍵技術(shù) </b></p><p>　　FPSO改造是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的改造項目很多，比較關(guān)鍵的技術(shù)問題包括：現(xiàn)狀調(diào)查和評估、水動力和結(jié)構(gòu)分析、轉(zhuǎn)塔和系泊系統(tǒng)改造以及防腐措施等。 </p><p>　　1、現(xiàn)狀檢測和評估 </p><p>　　舊FPSO改造前一般已服役較長時間，可能達(dá)到20a，期間承受著各種環(huán)境荷載和繁重的生產(chǎn)任務(wù)，不可避

8、免的造成了結(jié)構(gòu)、材料或附屬物等損壞，有的FPSO經(jīng)過多輪改造，各種構(gòu)件新舊不一，安全隱患較多。所以，對FPSO進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造前或改造中，必須進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查和檢測，查明 FPSO 的實際情況，既包括先前服役情況、改造歷史、整體尺寸、船艙布置、工藝流程等宏觀數(shù)據(jù)，也包含結(jié)構(gòu)尺寸、腐蝕現(xiàn)狀、疲勞問題等微觀數(shù)據(jù)。 這些調(diào)查結(jié)果將作為現(xiàn)場具體改造結(jié)構(gòu)物分析的基礎(chǔ)。現(xiàn)狀檢測分為生產(chǎn)期間的檢測和進(jìn)塢檢測兩種，運用的主要技術(shù)包括無損檢測、渦流探傷、超聲波檢

9、查等，生產(chǎn)期間的調(diào)查應(yīng)盡量避免對正常生產(chǎn)活動造成干擾。在FPSO整個服役期內(nèi)，一般間隔4～5a 進(jìn)行一次全面檢查 ， 其他局部構(gòu)件應(yīng)制定詳細(xì)的檢測計劃，以期獲得整體的最優(yōu)檢測安排。改造時應(yīng)充分利用這些歷史檢查結(jié)果?；陲L(fēng)險的檢測技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到FPSO結(jié)構(gòu)檢測中，特別是針對關(guān)鍵受力區(qū)域，應(yīng)用這種方法可以較好的區(qū)別結(jié)構(gòu)的安全等級，為結(jié)構(gòu)改造提供指導(dǎo)。 </p><p>　　2、水動力和結(jié)構(gòu)分析 </p>

10、<p>　　與普通油輪相比，F(xiàn)PSO具有以下特點：①FPSO就位后類似于永久系泊，不進(jìn)塢檢測和維修；②固定在某一海域，受特定海況影響；③系泊系統(tǒng)、上部模塊和立管系統(tǒng)產(chǎn)生附加荷載；④持續(xù)裝卸油導(dǎo)致吃水頻繁變化等。這些特點決定了 FPSO 的水動力特性和受力特點與普通船舶有很大不同。在改造之前，首先要搜集 FPSO 預(yù)定作業(yè)海域的水動力基本數(shù)據(jù)，如水深、波高和周期統(tǒng)計、海流流速和流向等，結(jié)合錨泊系統(tǒng)計算出FPSO船艏朝向長期分布

11、、船舶幅值響應(yīng)算子(RAOs)、平均漂移系數(shù)等，判斷FPSO結(jié)構(gòu)是否滿足安全和工藝方面的要求。為確保涵蓋FPSO主要構(gòu)件內(nèi)波浪產(chǎn)生的最大動力荷載，分析中應(yīng)考慮來自不同方向、不同波高和周期的多個設(shè)計海況，計算量較大。水動力分析的結(jié)果是進(jìn)行船體、上部模塊、轉(zhuǎn)塔和錨泊系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)強度和疲勞分析的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)計算是在水動力分析基礎(chǔ)上，研究整個船體和局部結(jié)構(gòu)的承載能力(水密完整性)，分為總體強度計算和構(gòu)件強度計算兩個層次。 整體結(jié)構(gòu)計算一般要進(jìn)行壓載

12、試驗、 靜水彎矩和剪力等計算；構(gòu)件分析則主要計算局部結(jié)構(gòu)特別是梁柱相交、加筋肋、艙蓋口、圍板等部位的承載能力和疲勞壽命。 對不滿足受力要求的構(gòu)件</p><p>　　3、轉(zhuǎn)塔和系泊改造 </p><p>　　FPSO主要由船舶系統(tǒng)、上部油氣處理系統(tǒng)和系泊系統(tǒng)三部分組成。FPSO在服役期間主要依靠錨泊系統(tǒng)使其長期固定在預(yù)定地點，系泊系統(tǒng)是影響FPSO安全性的關(guān)鍵技術(shù)所在。目前，F(xiàn)PSO常采用

13、的系泊方式是轉(zhuǎn)塔式單點或多點輻射狀系泊，在艏艉配備了多個側(cè)向推進(jìn)器，發(fā)展了第三代動力定位技術(shù)(DPS-3)，系泊多采用錨鏈和鋼纜組合，也有采用高防腐蝕的高強度聚酯纖維與錨鏈組合的方式，適應(yīng)海況能力增強。錨泊和立管系統(tǒng)常通過轉(zhuǎn)塔與FPSO連接，根據(jù)轉(zhuǎn)塔的布置方式，分為內(nèi)轉(zhuǎn)塔和外轉(zhuǎn)塔。正常生產(chǎn)過程中，F(xiàn)PSO在環(huán)境荷載作用下產(chǎn)生的各種位移和動力響應(yīng)，都需要通過轉(zhuǎn)塔及錨泊系統(tǒng)進(jìn)行平衡和限制，轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)的受力承受的靜、動力荷載和疲勞效應(yīng)均較大。因

14、此，改造過程中需要使用專業(yè)的結(jié)構(gòu)分析軟件，計算轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)的極限承載能力和抗疲勞性能，如ANSYS、ABAQUS、MSC/Nastran 等。此外，應(yīng)結(jié)合油田開發(fā)安排，選擇改造或安裝新轉(zhuǎn)塔以適應(yīng)不同開發(fā)階段的立管系統(tǒng)。 同一油田，開發(fā)早期可能只有6根立管，后期隨著產(chǎn)量和含水率增加，立管數(shù)量將逐漸增加到8根12根。 </p><p><b>　　4、防腐系統(tǒng) </b></p><

15、;p>　　FPSO需要長期在海上服役，由海洋環(huán)境和生產(chǎn)流程中的酸性氣體引起的鋼材腐蝕是結(jié)構(gòu)改造中應(yīng)重點考慮的問題。影響腐蝕速率的主要因素有：二氧化碳含量、含硫量、含水率、液體化學(xué)物質(zhì)含量、操作工況、壓力和溫度等。FPSO不同部位存在不同的腐蝕機理和特點，因此對不同部位應(yīng)采取不同的防腐措施：①對船艙和壓載艙，主要采用惰氣系統(tǒng)和防腐涂層等，減少船艙內(nèi)壁的腐蝕。②對于管道和泵等構(gòu)件，根據(jù)流體內(nèi)腐蝕物質(zhì)濃度情況，可采用雙相不銹鋼管、增加防

16、腐涂層或者在流體內(nèi)添加防腐劑等措施。③對于外船體，主要采用防腐涂層和犧牲陽極等保護(hù)措施，與一般油輪相似。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　對現(xiàn)有FPSO結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理改造，是經(jīng)濟(jì)、可靠的開發(fā)深水和邊際油氣資源的重要保證。FPSO改造過程中，首先應(yīng)該滿足油田開發(fā)方案的要求、適應(yīng)油田開發(fā)的海洋環(huán)境，遵守API或DNV等國際或油氣田所在國的

17、相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；還需要重視現(xiàn)狀調(diào)查和評估、水動力響應(yīng)分析、轉(zhuǎn)塔改造和防腐系統(tǒng)等關(guān)鍵問題，以期對將來油輪改造FPSO項目或舊FPSO結(jié)構(gòu)改造提供指導(dǎo)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 方華燦：《我國海洋石油鉆采設(shè)備的現(xiàn)狀與展望》，《石油科技論壇》，2008年23期 </p><p>　　[2] 周守為