大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要ＦＰＳＯ是ＦｌｏａｔｉｎｇＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｔｏｒａｇｅａｎｄＯｆｆｉｏａｄｉｎｇ的英文縮寫，即浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置，習(xí)慣上我們稱為浮式生產(chǎn)儲油船。它是集生產(chǎn)、儲油、外輸、生活、動力于一體的多功能采油設(shè)施，是海洋石油開發(fā)中非常重要、也是最有應(yīng)用前景的裝備之一。國外ＦＰＳＯ的設(shè)計建造始于二十世紀七十年代，經(jīng)過多年的發(fā)展，國夕｝公司對于ＦＰＳＯ關(guān)鍵技術(shù)的研究日趨成熟。國內(nèi)對ＦＰＳＯ設(shè)計建造的研究起步相對較晚，雖然相關(guān)單位也對ＦＰＳＯ設(shè)計建造的部分技術(shù)進行了多年研究并取得了一定成果，但是對ＦＰＳＯ的總體設(shè)計和ＦＰＳＯ建造過程中的特別之處尚缺乏系統(tǒng)分析，對于ＦＰＳＯ設(shè)計中關(guān)鍵技術(shù)之一“系泊系統(tǒng)的設(shè)計”尚缺乏理論研究。針對這些不足之處，本論文對影響浮式生產(chǎn)儲油設(shè)施ＦＰＳＯ設(shè)計建造的因素進行了綜合分析，并對系泊系統(tǒng)的設(shè)計進行了重點研究?；趯Γ疲校樱舷嚓P(guān)規(guī)范的研究，結(jié)合我國自行設(shè)計建造的１５萬噸級ＰＦＳＯ的實際經(jīng)驗，采用了層式分析法和模糊評判法，對該船型的方案論證、總布置、可靠性評估等方面做了詳細分析，總結(jié)得出ＦＰＳ０的總體設(shè)計框架與原則，設(shè)計單位可以根據(jù)該原則對承接的ＦＰＳ０進行初步設(shè)計。通過將浮式生產(chǎn)儲油設(shè)旋ＦＰＳＯ和普通油船進行對比分析，首次給出一系列反映兩者區(qū)別的直觀表格，并在此基礎(chǔ)上歸納了設(shè)計建造ＦＰＳＯ所必須考慮的影響因素，可供船廠建造ＦＰｓＯ過程中結(jié)合已有的油船建造經(jīng)驗進行參考分析。應(yīng)用流體力學(xué)理論和數(shù)學(xué)工具開發(fā)了ＦＰＳＯ環(huán)境載荷的計算方法，對系泊系統(tǒng)的設(shè)計和模型實驗進行了研究。如何確定外部環(huán)境載荷，是本部分研究的重點。采用線性化Ｗｅｉｂｕｌｌ概率密度函數(shù)分析得到設(shè)計波參數(shù)，并根據(jù)三維源匯分布方法建立浮體運動與波浪荷載計算方法，完成了一浮式生產(chǎn)儲油船（ＦＰＳＯ）在波浪中的運動響應(yīng)和船體表面水動力壓力分布以及總體荷載的概率特性的計算，并以此為基礎(chǔ)對ＦＰＳＯ的系泊系統(tǒng)的設(shè)計和模型實驗開展研究。關(guān)鍵詞：ＦＰＳＯ；總體設(shè)計：系泊系統(tǒng)；波浪載荷；海洋工程浮式生產(chǎn)儲油船（ＦＰｓｏ）設(shè)計建造研究ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＦｌｏａｔｉｎｇＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ＳｔｏｒａｇｅａｎｄＯｆｆｌｏａｄｉｎｇｕｎｉｔＡｂｓｔｒａｃｔＦＰＳＯｉＳｔｈｅａｂｂｒｅｖｉａｔｉｏｎｆｏｒＦｌｏａｔｉｎｇＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ＳｍｒａｇｅａｎｄＯｆｆｉｏａｄｉｎｇｕｎｉｔ．Ｉｔｉｓａｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｖｅｓｓｅｌｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｏｆｆｓｈｏｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅａｎｄｏｆｆｉｏａｄｉｎｇｏｆｏｉｌｏｒｇａｓ．ＮｏｗＦＰＳ０ｉＳｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏＲａｎｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｏｆｆｓｈｏｒｅｏｉｌａｎｄｇａｓｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄｈａｓｇｏｏｄｆｕｔｔａ’ｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．１１ｌｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆＦＰＳＯｓｔａｒｔｅｄｆｒｏｍ１９７０ｓ．Ａｆｔｅｒｔｈｉｒｔｙｙｅａｒｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓＯＢｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＦＰＳＯｉｓｍｏｒｃａｎｄｍｏｔｅｍ姍ｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ．Ｉｎａ血ａ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｂｏｕｔＦＰＳ０ｈａｖｅｓｔａｒｔｅｄｆｏｒａｌｏｎｇｔｉｍｅａｎｄｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｕｌｔｓ．ＢｕｔｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｇｎｏｆＦＰＳ０ａｎｄｔｈｅｐａｒｔｉｃｕｌａｒｉｔｙｉｎｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎＯｆＦＰＳ０ｈａｖｅｎｏｔｂｅｅｎａｎａｌｙｚｅｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ．ＡｎｄｔｈｅｒｅｉＳｓｉｌｌｌｓｈｏｒｔｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｍｏｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ｎｌｉｓｐａｐｅｒｇｉｖｅａｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｈａｖｅｂｅｅｎｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆａＦＰＳＯ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｄＯｉｌｔｈｅｄｃｓｉｇｎｏｆｔｈｅｍｏｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｕｄｙ０ｎＣｌａｓｓｉｆｉｃａｄｏｎＳｏｃｉｅｔｙＲｕｌｅｓａｂｏｕｔＦＰＳＯ．ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｏｆｄｅｓｉｇｎａｎｄｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆａ１５０，０００ｔＦＰＳＯ，ｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓｈａｓｂｅｅｎｍａｄｅａｂｏｕｔｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｇｎ，ｇｅｎｅｒａｌａｒｒａｎｇｅｒｎｅｍａｎｄｒｅｌｉａｂｉｆｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒａｓｐｅｃｔｓｕｓｉｎｇｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃｈｉｅｒａｒｃｈｙｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｆｕｚｚｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．ｎＩｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｉｎｔｈｅｏｗｒａｌｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＦＰＳ０ｈａｖｅｂｅｅｎｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．ＩｔｉｓｕｓｅｆｕｌｉｎｔｈｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｄｅｓｉｇｎｏｆｎｅｗＦＰＳＯ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｌｅｔｔｈｅｓｈｉｐｙａｒｄｓｃａｎｌｌ∞ｔｈｅｅ）【ｐｅｆｉｅｒＩｃｅｓｏｆｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｏｆｇｅｎｅｒａｌｏｎｓｈｉｐｉｎｔｏｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆＦＰＳ０’ｓｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｉｆｆ’ｃｒｃｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆ１ＰＳ０ａｎｄ００ｎｌＪｎｏｎｏｉｌｓｈｉｐ批ｃｏｍｐａｒｏｄａｎｄｌｉｓｔｅｄｉｎａｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｔｉｍｅ．ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｏｕｇｈｔｔｏｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆＰＳ０ａ托ｃｏｎｃｌｕｄｅｄｂａｓｅｄ０１１ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｕｓｉｒ培ｔｈｅｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｔｈｅｏｒｙａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｃｏｍｐｍｅｒｐｒｏｇｒａｍａｂｏｕｔｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌｏａｄｓＯｉｌＦＰＳ０ｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．１１１ｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｍｏｄｅｌｅｘｐｅｒｈｎｅｎｔｏｆｔｈｅｍｏｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｒａｈａｓｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ．ｎ蛇ｍｓｅ甜ｃｈｉｓｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｄ０１１ｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌｏａｄｓ．Ｔ１ｌｃｌｉｎｅａｒＷｅｉｂｕｔｌｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｄｅｓｉｇｎｗａｖｅ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅ３ｄｐａｎｅｌｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｃｏｍｐｕｍｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｗａｖｅｌｏａｄａｎｄｍｏｔｉｏｎｏｆｆｌｏａｔｉｎｇｂｏｄｙｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．ｎ圮ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｂｏｕｔａＦＰＳＯ’ｓｍｏｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｄｙｎ齜ｕｌｃｐｒｃｓｇｍｅｏｎｔｈｅｈｕｌｌＳ１／ｒｆａｃ七ｈａｓｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄ０峨ａｎｄｔｈｅｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｏａｄｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．ｎｌｅｒｅｓｕｌｔｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａ?睿?ｍｏｄｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆａＦＰＳ０．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＰＳＯ；ＯｖｅｒａｌｌＤｅｓｉｇｎ；ＭｏｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ；ＷａｖｅＬｏａｄ；ＯｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ⅱ．大連理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文獨創(chuàng)性說明作者鄭重聲明：本博士學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得大連理工大學(xué)或者其他單位的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻均己在論文中做了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：絲酥蘭么三浮式生產(chǎn)儲油船口ＰｓＯ）設(shè)計建造研究大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解“大連理工大學(xué)碩士、博士學(xué)位論文版權(quán)使用規(guī)定”，同意大連理工大學(xué)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，也可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。作者虢旌〔冬一導(dǎo)師簽名量幺≥氈鯉左年￡月上日一１０２．大連理工大學(xué)博士學(xué)ｔ｜７＝論文１緒論本章對浮式生產(chǎn)儲油設(shè)施ＦＰＳＯ的設(shè)計建造進行了介紹。論述了ＦＰＳＯ在海洋石油開發(fā)中的地位及應(yīng)用前景、回顧了ＦＰＳＯ從七十年代至今的發(fā)展歷程，對世界造船先進國家和我國的ＦＰＳＯ關(guān)鍵技術(shù)研究做了詳細介紹，最后提出本文在關(guān)鍵技術(shù)方面的研究目標及論文的主要內(nèi)容。１．１研究工作的意義和目的海洋是一個有待開發(fā)的巨大的資源寶庫，它不僅富有水資源與生物資源，而且在海底蘊藏著極為豐富的油氣資源。石油和天然氣在能源結(jié)構(gòu)中占有相當重要的地位。當陸上油氣資源經(jīng)過長期、大規(guī)模開發(fā)之后，世界范圍內(nèi)的油氣勘探與開發(fā)重點己轉(zhuǎn)向了廣裹的海洋，并逐漸形成了投資高、風(fēng)險大、高新技術(shù)密集的能源工業(yè)新領(lǐng)域。世界上已被證實的石油儲量中海洋石油占５０％，預(yù)計到２００５年海洋石油產(chǎn)量將占世界石油總產(chǎn)量的３４％以上。我國海域遼闊，其中大陸架面積約有１１０萬平方公里。渤海、黃海、東海和南海都有大面積的沉積盆地，其中具有油氣勘探價值的面積在６０萬平方公里以上，預(yù)測的石油儲量達２５０億噸，這是我國海上石油天然氣開發(fā)的豐富資源基礎(chǔ)。目前，我國己制定了能源調(diào)整方案，決定重點開發(fā)海上石油天然氣資源。中國海洋石油總公司傅成玉總經(jīng)理２００４年２月１１日一１４日工作會議上的報告中提出我國海洋油氣指標是：２００８年國內(nèi)日產(chǎn)油當量在１００萬桶以上，其中海外產(chǎn)量達３０，國內(nèi)產(chǎn)量４０００萬方油當量。爭?。玻埃保澳陣鴥?nèi)實現(xiàn)５０００－－５５００萬方，海外實現(xiàn)產(chǎn)油２０００萬方油當量。要實現(xiàn)這樣的指標，必需加大海洋油氣開發(fā)的力度，因此海洋石油平臺的市場十分看好。海洋平臺是海洋油氣資源丌發(fā)的主要工具。隨著海洋資源丌發(fā)逐漸向深海領(lǐng)域挺進，傳統(tǒng)的自升式平臺己不再適用，國內(nèi)外的石油丌發(fā)商紛紛采用半潛式鉆井平臺、張力腿平臺（ＴＬＰ）、圓柱型平臺（Ｓｐａｒ）和浮式生產(chǎn)儲油系統(tǒng)（ＦＰＳＯ）等新式的深海石油資源開發(fā)工具【１心。浮式生產(chǎn)儲油系統(tǒng)與常規(guī)油船不同，ＦＰＳＯ儲油輪無自航能力，通過首部的系泊裝置長期泊于生產(chǎn)區(qū)域。首部系泊裝置一般有轉(zhuǎn)塔式和懸臂式兩種，系泊裝置下的系泊系統(tǒng)由多根錨鏈線組成。ＦＰＳＯ儲油輪可繞系泊點作水平面內(nèi)的３６０。旋轉(zhuǎn)，從而使其在風(fēng)標效應(yīng)的作用下處于最小受力狀態(tài)。與其它型式的石油生產(chǎn)平臺相比，ＦＰＳＯ具有儲油量大、移動靈活、適應(yīng)水深范圍廣、安裝費用低、便于維修與保養(yǎng)等優(yōu)點，有著廣闊的應(yīng)用前景。它既是集生產(chǎn)、儲油、外輸、生活、動力于一體的多功能采油設(shè)施，又是石油化工、海洋工程和船舶工程的集成產(chǎn)品。它是海上油氣開采與儲存的主要手段，也是海洋石油開發(fā)中浮式生產(chǎn)儲油船（ＦＰＳＯ）設(shè)計建造研究非常重要，最有應(yīng)用前景的裝備之一。目前ＦＰＳＯ投資從幾億至一百億人民幣不等，它能否被有效合理的利用，將關(guān)系到海上油氣田開發(fā)的成敗。因此，ＦＰＳＯ既是技術(shù)密集、又是資金密集型產(chǎn)品。ＦＰＳＯ設(shè)計、建造、安裝技術(shù)將充分反映一個國家的工業(yè)水平和海洋石油開發(fā)的綜合能力。我國當前服役ＦＰＳＯ的數(shù)量已經(jīng)達到世界第一，ＦＰＳＯ支持著我國海上石油百分之八十的產(chǎn)能，被稱為我國的海上石油艦隊。我國是世界上新建ＦＰＳＯ數(shù)量最多的國家。２００７年中國海洋石油總公司又將有南海２艘大型ＦＰＳＯ服役以及２００８年中國海洋石油總公司與美國ＣｏｎｏｅｏＰｈｉｌｌｉｐｓ石油公司合作一艘淺水超大型ＦＰＳＯ開發(fā)渤海灣蓬萊１９．３油田。中國海洋石油總公司計劃今后還有五艘ＦＰＳＯ用于我國渤海灣和南海油田【３】。從其近年來的發(fā)展趨勢來看，ＦＰＳＯ已成為世界海上石油開發(fā)中非常有應(yīng)用前景的重要設(shè)施，前景極為廣闊。我國ＦＰＳＯ的設(shè)計與建造技術(shù)雖已走在世界的前列，然而，事物總是在向前發(fā)展，現(xiàn)有的技術(shù)必將不斷面臨新的挑戰(zhàn)。ＦＰＳＯ設(shè)計建造技術(shù)的研究對發(fā)展船舶工業(yè)和海洋高技術(shù)產(chǎn)業(yè)具有十分重要的意義。１．２浮式生產(chǎn)儲油設(shè)施ＦＰＳＯ系統(tǒng)介紹１．２．１浮式生產(chǎn)儲油設(shè)施ＦＰＳＯ在海洋石油開發(fā)中的地位以及應(yīng)用前景ＦＰＳＯ（ＦｌｏａｔｉｎｇＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｔｏｒａｇｅａｎｄＯｆｆｌｏａｄｉｎｇ）由于具有海域適應(yīng)性好、經(jīng)濟性好、可靠性高和可重復(fù)再利用的特點，它已被石油界廣泛用于海上油氣田的開發(fā)。ＦＰＳ０作業(yè)海域的水深從２０ｍ到２０００ｍ不等；適應(yīng)海況的能力都達到５０～１００年一遇的環(huán)境條件【４】。在海況非常惡劣的北海和南中國海海域，ＦＰＳＯ的應(yīng)用也非常普遍。現(xiàn)有新建ＦＰＳＯ的設(shè)計壽命都在２０～３０年以上，并能做到在長期的海上作業(yè)期間，不解脫進塢維護，能做到長期連續(xù)安全生產(chǎn)。ＦＰＳＯ裝置投資省、建造周期短、遷移方便、可重復(fù)使用，非常適用于邊際油田的開發(fā)〔５１。ＦＰＳＯ是技術(shù)成熟且安全可靠的海上采油重要設(shè)施之一。隨著深水油氣田的開發(fā)利用，ＦＰＳＯ將更加顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性，它也將成為海洋石油開發(fā)的一個新興產(chǎn)業(yè)，前景極為廣闊。１．２．２浮式生產(chǎn)儲油設(shè)施ＦＰＳ０的發(fā)展歷程．２．大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文ＦＰＳＯ設(shè)計建造從二十世紀七十年代末開始，１９７７年８月，西班牙殼牌（ＳｈｅＵ）公司首次將一艘商業(yè)油船改裝成ＦＰＳＯ裝置，并用于距西班牙的塔拉戈拉ｆｆａｒｒａｇｏｎａ）６４ｋｍ、水深１１７ｍ的地中?？ㄋ固貍悾ǎ茫幔螅簦澹眨铮睿┯吞?。這套ＦＰＳＯ裝置的設(shè)計使用壽命為ｌＯ年，建造周期６個多月，可獨立進行海底完井。從二十世紀七十年代末到二十一世紀初，ＦＰＳＯ的發(fā)展大致經(jīng)歷了“三次浪潮”。（１）從１９７７年到１９８５年：這是ＦＰＳＯ發(fā)展的早期階段，在這一階段ＦＰＳＯ出現(xiàn)并成為浮式生產(chǎn)系統(tǒng)的可行性選擇之一。（２）從１９８６年到１９９４年：這一時期的標志是，技術(shù)迅速發(fā)展，ＦＰＳＯ的使用擴大到更廣大的地理范圍，其生產(chǎn)量更大，所在水位更深。在這一階段，總共布置了２０艘ＦＰＳＯ，或者說平均每年布置２艘左右。（３）從１９９５年到２０００年：這是ＦＰＳＯ數(shù)量爆炸性增長的時期。在這五年中，約有４４艘ＦＰＳＯ?氨贛謔瀾縞細鞲鮒饕２頹Ｓ⒐氨缸疃啵浯問前臀鰲⒍涎塹瘸啊?到目前為止，全世界已有一百多條ＦＰＳＯ在服役，它們主要分布在北海、巴西沿岸、西非沿岸、東南亞和中國。據(jù)｛ｏｆｆｓｈｏｒｅ））統(tǒng)計，截至２００３年４月全世界投入運行和在建的ＦＰＳＯ為１１９艘ｎＦＰＳＯ的噸位已從初期的幾千噸級，發(fā)展到現(xiàn)在的４０多萬噸。根據(jù)不同油田的使用要求，ＦＰＳＯ可采用新建、改造和租用的方案?，F(xiàn)階段由于人們對ＦＰＳＯ的重新認識及油田使用要求的提高，ＦＰＳＯ多采用新建方案，伴隨著新的設(shè)計概念和新的規(guī)范出臺，目前ＦＰＳＯ已逐步擺脫船舶概念，向海洋工程方向發(fā)展。隨著中小油田及邊際油田開發(fā)的需要，出現(xiàn)了多種多樣的ＦＰＳＯ，如：小噸位且緊湊的ＦＰＳＯ；為了適應(yīng)多點系泊系統(tǒng)的應(yīng)用，船體采用非船型設(shè)計的ＦＰＳＯ；新型深水系泊設(shè)計概念，全新ＦＰＳＯ設(shè)計概念的深海開發(fā)ＦＰＳＯ：以及ＬＰＧ和ＬＮＧ型等海上浮式生產(chǎn)儲存系統(tǒng)。由于ＦＰＳＯ作為海上油氣田開發(fā)中的重要工程設(shè)施之一，工程投資和進度控制歷來都是油氣田建設(shè)的重要內(nèi)容和環(huán)節(jié)。因此，它的發(fā)展備受各石油公司的關(guān)注，并作為海洋石油開發(fā)的重要研究課題。１．３當前ＦＰＳＯ技術(shù)的發(fā)展１．３．１世界范圍ＦＰＳＯ技術(shù)的進展．３．浮式生產(chǎn)儲油船ａ卞ｓｏ）設(shè)計建造研究隨著海洋開發(fā)的要求提高，近年來，英國、挪威等世界先進造船國家在ＦＰＳＯ關(guān)鍵技術(shù)的研究方面都有很多進展。于１９９３年３月完工的英國“ＧｒｙｐｈｏｎＡｌｐｈａ”號浮式生產(chǎn)儲油卸油船，是北海油田第一艘永久系泊的ＦＰＳＯ。該船采用了大量新開發(fā)的技術(shù)，如轉(zhuǎn)塔的新式傳輸系統(tǒng)，把海底設(shè)備與工藝和控制設(shè)備聯(lián)系起來，用來傳遞油氣以及通用設(shè)備、電力裝置和測量儀表的信息ＩＳｌ。“ＵｉｓｇｅＧｏｒｍ’’號是英國北海油田第一艘改裝的單殼體ＦＰＳＯ，該船所在水域海況差和水淺的情況，使該船的系泊系統(tǒng)成為世界上最經(jīng)得起考驗的系統(tǒng)之一。在系泊纜的布局方面，布置了９根纜，并將其分為３組，每組３根，從而取代了等間距布纜的方法。這種新方法在錨鏈強度相同的情況下使其支持能力提高５０％，此外還消除了布纜區(qū)內(nèi)系泊纜過度集中的現(xiàn)象。錨鏈和鋼絲繩組合系泊纜輻射狀延伸達到１６００ｍ。【９】紐芬蘭島附近的“ＴｅｒｍＮｏｖａ’’號ＦＰＳＯ是世界上第一艘在有大塊浮冰群環(huán)境下使用的ＦＰＳＯ。從格林蘭島向南漂浮而來的冰山周期性通過ＦＰＳ０所在水域，同時可達到．１７．３０Ｃ的低氣溫和最大浪高２５ｍ的巨浪，都是對該船的嚴峻考驗。這種情況下的立管和系泊系統(tǒng)的設(shè)計對工程技術(shù)人員來說，是一個相當大的挑戰(zhàn)。對此，該項目組提出以下新的設(shè)計技術(shù)進行解決：（１）立管著地部分的三層外套可以提供抵御極端海況所需的抗撓曲、抗彎曲的能力；（２）在解脫的過程中，立管上部管段的雙層護套可以防止異常磨損和沖擊；（３）世界上最大的浮式夾緊裝置可以承受巨大的環(huán)境載荷。全錨鏈系泊系統(tǒng)使用５．７５英寸的粗錨鏈，９根錨鏈每根長７５０ｒｎ。整個設(shè)計完全解決了該ＦＰＳ０抵抗惡劣環(huán)境的問翹１０１。由美國公司設(shè)計的位于北蒂汶海的“Ｂｕｆｆａｌｏ”號ＦＰＳＯ的單點系泊系統(tǒng)，在世界上首次解決了該船所在水域海底罕見地形構(gòu)造帶來的技術(shù)問題。該船恰好系于一個海底淺灘的陡邊附近，特殊的單點系泊系統(tǒng)設(shè)計使該船的２只錨系于不超過３０ｍ水深處，而其余４只錨則系于超過３００ｍ水深處【ｌＩ】。挪威ＬＭＧ海事公司是挪威歷史最悠久的獨立的船舶工程公司之一。近５０年來，有１０００多艘船是按該公司的圖紙建造的。該公司率先提出浮式鉆井平臺生產(chǎn)儲油卸油船（ＦＩ）Ｐｓ０）設(shè)計方案。由于大多數(shù)固定式鉆井平臺都有自己的鉆井設(shè)備，除了完成本身的鉆井計劃外。這種設(shè)備還可用于低成本的修井作業(yè)、提高采油率、完善廉價的袋狀油藏的勘探鉆井、延長油田壽命等等。常規(guī)的ＦＰＳＯ則完全依賴船舶以外的輔助設(shè)備來進行這類工作，通常需要使用費用高的鉆井機組。這樣就有可能使油田過早地被廢棄掉，結(jié)果遺棄．４．大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文了大量未枯竭的和有價值的油氣藏。同時，常規(guī)ＦＰＳＯ一直依靠相對復(fù)雜和成本高昂的轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭來解決船舶隨著風(fēng)向改變轉(zhuǎn)向的問題。復(fù)雜的系泊、立管轉(zhuǎn)塔可能還會使回接到船舶上的立管的數(shù)量受到限制。因此，ＬＭＧ海事公司在“ＳｅａＴｗｉｎ”號ＦＤＰＳＯ開發(fā)項目上的主要目標是，把鉆井或修井設(shè)備引入一艘單殼體的ＦＰＳＯ；簡化生產(chǎn)轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭的使用，或者使其具有冗余；在保持安全性、降低復(fù)雜性和減少成本的同時，增加立管的數(shù)量。而且該船的雙船首設(shè)計使該船可用兩端迎受風(fēng)暴，同時每端僅需轉(zhuǎn)動正負９００，這種轉(zhuǎn)動限制也使設(shè)置系泊轉(zhuǎn)塔變的沒有必要了。由于沒有成本高昂的轉(zhuǎn)塔，可使大量的資金用于引入鉆井設(shè)備等１１２Ｊ。當前，ＦＰＳＯ的主要發(fā)展特點和趨勢是：（１）工作水深逐年增加、抗風(fēng)暴能力增強。隨著采油工作水深的增加，大于１０００ｍ－１－作水深的ＦＰＳＯ在逐年增加，當前ＦＰＳＯ的最大工作水深已經(jīng)達到２０００ｍ，新設(shè)計的ＦＰＳＯ工作水深目標為３０００ｍ【ｌ習(xí)。以上ＦＰＳＯ的適應(yīng)風(fēng)暴大都為５０年或１００年一遇者，有相當數(shù)量屬于非解脫型（即在大風(fēng)暴來臨時，仍然錨泊在采油原位而勿須將船用液壓連接脫卸機構(gòu)快速解脫而避風(fēng)浪）。（２）原油儲存能力增大，船的主尺度和載重噸位提高。目前世界上正在服役的最大ＦＰＳＯ，其儲油能力已達３５萬ｔ．（３）原油，生產(chǎn)水的處理能力增強。（４）增加天然氣的處理和轉(zhuǎn)換成壓縮天然氣外輸?shù)哪芰?。（５）錨泊能力和動力配置能力增大，動力定位技術(shù)等均有新的發(fā)展，適應(yīng)海況能力增強。１．３．２ＦＰＳＯ船型的新發(fā)展隨著世界各國對能源需求的持續(xù)增長及ＦＰＳＯ技術(shù)的不斷成熟，ＦＰＳ０的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓展，各種新的船型相繼涌現(xiàn)。（１）ＦＰＤＳＯＦＰＤＳＯ（ＦｌｏａｔｉｎｇＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＤｒｉｌｌｍｇＳｔｏｒａｇｅ＆ＯｍｏａｃＵｎｇ）是由瑞士ＳＢＭ公司提出的一個設(shè)計方案，它把油氣鉆井設(shè)備并入ＦＰＳＯ裝置中，即在ＦＰＳＯ的中部開口，增設(shè)張力腿鉆井甲板（Ｌ１Ｄ），用張力筋腱將鉆井甲板系于海底，采油樹及防噴器均置于鉆井甲板上。這樣，引系統(tǒng)就既可用于鉆井、采油，又能進行生產(chǎn)處理及儲運。．５．浮式生產(chǎn)儲油船（ＦＰＳＯ）設(shè)計建造研究（２）ＬＮＧＦＰＳＯＬＮＧＦＰＳＯ是浮式液化天然氣生產(chǎn)、儲存、卸載裝置。近年來，隨著油價的不斷上漲和人們環(huán)境保護意識的增強，世界能源結(jié)構(gòu)在逐漸發(fā)生變化，天然氣正在成為最受歡迎的能源之一。ＬＮＧＦＰＳＯ集液化天然氣的生產(chǎn)、儲存與卸載于一身，簡化了海洋天然氣的開發(fā)過程，投資省、建造周期短、現(xiàn)金回收快。而且ＦＰＳＯ遠離人口密集區(qū)，對生活環(huán)境影響較小，可避免陸上ＬＮＧ工廠建設(shè)可能對環(huán)境造成的污染問題。此外，該裝置便于遷移，可重復(fù)使用，當開采的氣田衰竭后，可遷移到新的氣田投入生產(chǎn)，尤其適合于邊際氣田的開發(fā)利用。ＬＮＧＦＰＳＯ船殼結(jié)構(gòu)與ＬＮＧ運輸船類似，由單點系泊系統(tǒng)長期系泊于作業(yè)海域，海底管道通過柔性立管連至系泊系統(tǒng)，開采的天然氣由井口平臺經(jīng)單點輸送至海上的ＬＮＧＦＰＳＯ，經(jīng)過上部模塊液化處理后，儲存進ＬＮＧ液艙內(nèi)。美國康菲公司在印尼開發(fā)的ＢＥＬｍ峪Ｋ油田就設(shè)置了一艘ＬＮＧＦＰＳＯ。１．３．３我國ＦＰＳＯ技術(shù)的新突破ＦＰＳＯ作為當今世界的高技術(shù)、高附加值的新型海上石油開采的關(guān)鍵設(shè)施，越來越受到海洋石油界和造船界的重視。過去，大型ＦＰＳＯ的設(shè)計制造主要由國外公司壟斷。許多專用設(shè)備（如單點）更是如此。令人欣慰的是，自從上個世紀八十年代改革開放以來，國內(nèi)同行經(jīng)過多年的努力探索，從小型ＦＰＳＯ開始，跟蹤國際最新設(shè)計技術(shù)，逐漸發(fā)展出了大型ＦＰＳＯ的設(shè)計建造能力。我國海洋石油公司于１９８７年為渤海ＢＺ２８．１油田建造了５萬噸級的“渤海友誼”號ＦＰＳＯ：九十年代中期投產(chǎn)的“渤海明珠”ＦＰＳ０是國內(nèi)第一次依靠自己的技術(shù)力量，按國際標準設(shè)計建造的６萬噸級的ＦＰＳＯ，用于自營油田開發(fā)，它具有冰區(qū)作業(yè)功能，設(shè)計壽命達２０年。由我國自行設(shè)計、建造的第一艘ＦＰＳＯ是在１９８９年，由中國船舶工業(yè)第７０８研究所設(shè)計、上海滬東造船廠建造的“渤海友誼”號。它采用軟剛臂系泊方式，工作水深２３ｍ。２０世紀９０年代，中國海洋石油總公司又相繼建造了“南海發(fā)現(xiàn)”號、“南海開拓”號和“南海勝利”號，分別在南?；葜萦吞?、西江油田、流花油田和陸豐油田作業(yè)