fpso的現(xiàn)狀與關鍵技術

1、<p>　　FPSO的現(xiàn)狀與關鍵技術</p><p>　　摘要：在現(xiàn)代海洋油田開發(fā)進程中，浮式生產儲油裝置（FPSO）應用越來越廣泛。國家對海洋環(huán)境保護標準越來越高，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儲油裝置在我國的現(xiàn)狀，以及浮式生產儲油裝置的關鍵技術，希望能夠對我國今后海洋油田的發(fā)展有所幫助。 </p><p>　　關鍵字：FPSO、目前狀況、關鍵技術

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

3、、動力供應于一體，在其生產和生活設施上需要大量的海水，對其動力系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、生產工藝流程上的冷卻作用。隨著國內海上油田開發(fā)速度的提升，F(xiàn)PSO迎來了產業(yè)發(fā)展的廣闊機遇。FPSO以其生產系統(tǒng)投產快、投資抵，承重能力以及抗惡劣環(huán)境能力強，儲油能力大，應用靈活移動方便等優(yōu)勢被廣泛應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)極大的促進了FPSO產業(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）對涉海船舶產品的安全、環(huán)保等方面的要求也越來越嚴格。 </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)可重復使用，其投資費用可由多個油田分攤，提高了系統(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險。第二，建造費用對水深和海底地質條件不敏感。FPSO 系統(tǒng)對海底地形，海床地質以及水深

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、建造質量有保障。由于采油設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，建造質量不受海況及氣候因素影響而易</p><p><b>　　F

7、PSO關鍵技術 </b></p><p>　　FPSO改造是一項復雜的系統(tǒng)工程，涉及的改造項目很多，比較關鍵的技術問題包括：現(xiàn)狀調查和評估、水動力和結構分析、轉塔和系泊系統(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，可能達到20a，期間承受著各種環(huán)境荷載和繁重的生產任務，不可避

8、免的造成了結構、材料或附屬物等損壞，有的FPSO經過多輪改造，各種構件新舊不一，安全隱患較多。所以，對FPSO進行結構改造前或改造中，必須進行現(xiàn)狀調查和檢測，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)，也包含結構尺寸、腐蝕現(xiàn)狀、疲勞問題等微觀數(shù)據(jù)。 這些調查結果將作為現(xiàn)場具體改造結構物分析的基礎?，F(xiàn)狀檢測分為生產期間的檢測和進塢檢測兩種，運用的主要技術包括無損檢測、渦流探傷、超聲波檢

9、查等，生產期間的調查應盡量避免對正常生產活動造成干擾。在FPSO整個服役期內，一般間隔4～5a 進行一次全面檢查 ， 其他局部構件應制定詳細的檢測計劃，以期獲得整體的最優(yōu)檢測安排。改造時應充分利用這些歷史檢查結果。基于風險的檢測技術已經應用到FPSO結構檢測中，特別是針對關鍵受力區(qū)域，應用這種方法可以較好的區(qū)別結構的安全等級，為結構改造提供指導。 </p><p>　　2、水動力和結構分析 </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)產生附加荷載；④持續(xù)裝卸油導致吃水頻繁變化等。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、、船舶幅值響應算子(RAOs)、平均漂移系數(shù)等，判斷FPSO結構是否滿足安全和工藝方面的要求。為確保涵蓋FPSO主要構件內波浪產生的最大動力荷載，分析中應考慮來自不同方向、不同波高和周期的多個設計海況，計算量較大。水動力分析的結果是進行船體、上部模塊、轉塔和錨泊系統(tǒng)等結構強度和疲勞分析的基礎。結構計算是在水動力分析基礎上，研究整個船體和局部結構的承載能力(水密完整性)，分為總體強度計算和構件強度計算兩個層次。 整體結構計算一般要進行壓載

12、試驗、 靜水彎矩和剪力等計算；構件分析則主要計算局部結構特別是梁柱相交、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件</p><p>　　3、轉塔和系泊改造 </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)使其長期固定在預定地點，系泊系統(tǒng)是影響FPSO安全性的關鍵技術所在。目前，F(xiàn)PSO常采用

13、的系泊方式是轉塔式單點或多點輻射狀系泊，在艏艉配備了多個側向推進器，發(fā)展了第三代動力定位技術(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，適應海況能力增強。錨泊和立管系統(tǒng)常通過轉塔與FPSO連接，根據(jù)轉塔的布置方式，分為內轉塔和外轉塔。正常生產過程中，F(xiàn)PSO在環(huán)境荷載作用下產生的各種位移和動力響應，都需要通過轉塔及錨泊系統(tǒng)進行平衡和限制，轉塔結構的受力承受的靜、動力荷載和疲勞效應均較大。因

14、此，改造過程中需要使用專業(yè)的結構分析軟件，計算轉塔結構的極限承載能力和抗疲勞性能，如ANSYS、ABAQUS、MSC/Nastran 等。此外，應結合油田開發(fā)安排，選擇改造或安裝新轉塔以適應不同開發(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)境和生產流程中的酸性氣體引起的鋼材腐蝕是結構改造中應重點考慮的問題。影響腐蝕速率的主要因素有：二氧化碳含量、含硫量、含水率、液體化學物質含量、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，減少船艙內壁的腐蝕。②對于管道和泵等構件，根據(jù)流體內腐蝕物質濃度情況，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措施，與一般油輪相似。 </p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　對現(xiàn)有FPSO結構進行合理改造，是經濟、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，首先應該滿足油田開發(fā)方案的要求、適應油田開發(fā)的海洋環(huán)境，遵守API或DNV等國際或油氣田所在國的

17、相關規(guī)范和標準；還需要重視現(xiàn)狀調查和評估、水動力響應分析、轉塔改造和防腐系統(tǒng)等關鍵問題，以期對將來油輪改造FPSO項目或舊FPSO結構改造提供指導。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 方華燦：《我國海洋石油鉆采設備的現(xiàn)狀與展望》，《石油科技論壇》，2008年23期 </p><p>　　[2] 周守為