1、FPSO 結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),2010/11/19,1,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),2010/11/19,2,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),全海開發(fā)模式,一 概述 1.1 定義 FPSO是在海洋石油天 然氣工業(yè)中使用的浮式生 產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置，其原理 是將臨近采油平臺(tái)或模塊 開采的海底原油進(jìn)行油氣 水處理后注入貨艙臨時(shí)儲(chǔ) 存，再由穿梭油輪或管道 運(yùn)走。 FPSO作為一種海上生 產(chǎn)設(shè)施，通常為船型，集 海上油氣處理、儲(chǔ)存、外 輸、生活和動(dòng)力于一體， 長期系泊于固定海域。,2010/11/19,3,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),一 概述 1.2 已投產(chǎn)的浮式生產(chǎn)系 統(tǒng)數(shù)量對(duì)比, ,FPSO 144艘 張

2、力腿平臺(tái)22個(gè) 半潛式生產(chǎn)平臺(tái)42個(gè) 生產(chǎn)駁船6艘 生產(chǎn)SPAR 16個(gè),可見FPSO 占據(jù)了很大 的市場(chǎng)份額，當(dāng)前的生產(chǎn) 和存儲(chǔ)系統(tǒng)訂單48套，其 中FPSO 船37套：9條新建、 28條改建,2010/11/19,4,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),優(yōu)點(diǎn)： 經(jīng)濟(jì)性：較低的船體和改造費(fèi)用可以 提供最經(jīng)濟(jì)的開發(fā)方案 移動(dòng)性：從建造場(chǎng)地轉(zhuǎn)到作業(yè)區(qū)域、 很容易從一個(gè)油田重新部署到另一個(gè) 油田。 對(duì)水深不敏感，適用水深30米3000 米 儲(chǔ)存能力：允許通過穿梭油輪輸出， 可以不依賴于管道 寬闊的甲板面積和裝載能力：,缺點(diǎn)： 需要額外的船用設(shè)備和人員，使操作 費(fèi)用相對(duì)較高； 缺少鉆井能力：帶鉆井的轉(zhuǎn)塔錨固

3、解 決方案雖然在概念的是可行的，但還 沒有實(shí)際運(yùn)用； 轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)會(huì)對(duì)立管的尺寸和數(shù)量形成 約束（主要是在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上） 需要用到水下采油樹和柔性立管（相 對(duì)比較貴）,2010/11/19,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),5,一 概述 1.3 FPSO 的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：,一 概述 1.4 主要組成部分, ,FPSO 由以下部分組成： (1) 生活模塊，中控室和 直升機(jī)甲板； (2) 工藝和公用工程模塊， 比如：分離機(jī)組、氣體 壓縮、發(fā)電機(jī)模塊； (3) 船體和船舶系統(tǒng)； (4) 轉(zhuǎn)塔和流體傳輸控制 旋轉(zhuǎn)接頭； (5) 系泊和立管系統(tǒng),2010/11/19,6,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),一 概述 1.5

4、FPSO 的主要參數(shù)范圍：, 儲(chǔ)存能力 產(chǎn)能 船體重量 適應(yīng)水深 上部模塊 立管數(shù)量 氣溫 浪高,200,000 -2,000,000 桶 30,000 -250,000 桶/ 天 100,000 -350,000 總噸 30 -2000 米 2,000 33,000 噸 1 - 75+個(gè) -20 C - 30 C 平靜水面- 30 米浪高(100 年重現(xiàn)期),2010/11/19,7,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),2010/11/19,8,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),船體與組塊 船體 上部組塊,2010/11/19,9,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),船體 2.1 船體結(jié)構(gòu)選擇： 根據(jù)設(shè)計(jì)需要的存

5、儲(chǔ)能力和上部模塊的重量，工作海域的海況要求和不同國 家的規(guī)定，以及國際法律法規(guī)的要求（如IMO) 來粗略估計(jì)船體的大小和船體形式。 原油 壓載水,雙壁船體,雙殼船體,單殼船體,船體 2.1 船體結(jié)構(gòu)選擇： 船型比較,2010/11/19,10,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),船體 2.2 船體設(shè)計(jì)注意問題 細(xì)長的船尾可以降低潛在的碰撞和碰撞損壞（允許穿梭油輪在糟糕的環(huán)境下 操作） 只有用于卸油操作的設(shè)備允許安裝在船尾區(qū)域，這些區(qū)域可能受到潛在的碰 撞； 船尾的汽輪機(jī)尾氣對(duì)穿梭油輪上的員工和氣體傳感器產(chǎn)生問題。,2010/11/19,11,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),新建, ,設(shè)計(jì)適應(yīng)性 較大范圍的

6、構(gòu)造選擇 可進(jìn)行材料的選擇 完全符合需要 一體化的強(qiáng)化結(jié)構(gòu) 海上系統(tǒng)的優(yōu)化 預(yù)計(jì)劃的界面系統(tǒng) 方便檢查和維護(hù) 長的設(shè)計(jì)建造周期 相對(duì)高的費(fèi)用,改建, ,固定的船體結(jié)構(gòu) 某些方面的不確定性 開始點(diǎn) 結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的升級(jí)需要 符合性需要 范圍定義風(fēng)險(xiǎn)較高 短的采購周期 低的花費(fèi) 鋼材的質(zhì)量等級(jí),2010/11/19,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),12,船體 2.3 船體新建與改建的對(duì)比,2010/11/19,13,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),船體與組塊 船體 上部組塊,上部組塊 FPSO 甲板上的原油處理設(shè)施通常稱為上部模塊。 FPSO 上的處理設(shè)備和其它的生產(chǎn)平臺(tái)類似，通常以模塊形式建造。FPSO生產(chǎn)

7、設(shè) 備包括：水分離、氣體處理、原油加工、水回注和氣體壓縮。,2010/11/19,14,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),上部組塊 3.1 典型的上部模塊流程圖,2010/11/19,15,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),上部組塊 3.2 設(shè)計(jì)關(guān)鍵因素與上部模塊布置 甲板可用空間 整體安全布置考慮 上部模塊建造策略 操作考慮,2010/11/19,16,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),上部組塊 3.3 主要進(jìn)度, ,前期工程設(shè)計(jì)6-9個(gè)月； 轉(zhuǎn)塔訂貨至交貨時(shí)間10-16個(gè)月； 船體建造或改建10-20個(gè)月 上部模塊/PAU建造10-24個(gè)月 全部范圍10-24個(gè)月 上部模塊組裝6-18個(gè)月 移至海上安裝位置

8、1-2個(gè)月 海上試運(yùn)轉(zhuǎn)1-2個(gè)月 全部范圍8-22個(gè)月； 從詳細(xì)設(shè)計(jì)開始到穩(wěn)定生產(chǎn)一共18-46 個(gè)月。,2010/11/19,17,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),2010/11/19,18,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),配套系統(tǒng) 轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 系泊系統(tǒng) 立管系統(tǒng) 卸油系統(tǒng) FPSO的發(fā)展,轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭是FPSO的關(guān)鍵組成部分之一，它必須能讓FPSO繞 其進(jìn)行n 360 度的旋轉(zhuǎn)，以增加FPSO的適應(yīng)性，使其能適應(yīng)除臺(tái)風(fēng)等 終極環(huán)境外的各種海況條件。,2010/11/19,19,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 4.1 轉(zhuǎn)塔分類 內(nèi)轉(zhuǎn)塔 外轉(zhuǎn)塔 可分離浸沒式轉(zhuǎn)塔 可分

9、離立管轉(zhuǎn)塔,2010/11/19,20,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 內(nèi)轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)： 轉(zhuǎn)塔布置在船體,內(nèi)部，艏部、艉部、 中部均可，如果布置 在中部，一般都配備 輔助螺旋槳來調(diào)整方 向。內(nèi)轉(zhuǎn)塔可以更好 的適應(yīng)惡劣的環(huán)境， 容納的立管數(shù)量更多， 最大為75個(gè)。,2010/11/19,21,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),主滾動(dòng)軸承 轉(zhuǎn)塔（立管） 底部徑向軸承 錨固底座 錨鏈,轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 外轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)： 在船艏部突出一部 分作為承載結(jié)構(gòu)，適用 于中等海況（最大浪高 10m ），最大可容納大 約20 個(gè)左右的立管，相 對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)來說，成 本低一些。,2010/11/19,22,FPSO結(jié)

10、構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 可分離浸沒式轉(zhuǎn)塔： 該轉(zhuǎn)塔可以做到高效分離或者連接作業(yè)，可躲避臺(tái)風(fēng)等惡劣環(huán)境。一般可在 612 小時(shí)內(nèi)完成連接，繼續(xù)生產(chǎn)。,2010/11/19,23,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 可分離立管式轉(zhuǎn)塔 該系統(tǒng)中屬于外轉(zhuǎn) 塔的一種，立管束端可 與轉(zhuǎn)塔端分離，使FPSO 避開惡劣施工條件。,2010/11/19,24,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 4.2 旋轉(zhuǎn)接頭 旋轉(zhuǎn)接頭是實(shí)現(xiàn)流體或者電 信號(hào)，電流在FPSO和立管、臍帶 管之間輸送的一個(gè)關(guān)鍵部分。,2010/11/19,25,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),轉(zhuǎn)動(dòng)部分：相對(duì)于船體靜止，,20

11、10/11/19,26,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 主要結(jié)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)接頭 靜止部分：相對(duì)地面靜止， 有蜘蛛板連接系泊系統(tǒng)。,繞靜止部分轉(zhuǎn)動(dòng)。 軸承：上下兩個(gè)分別承載徑 向力和軸向力 旋轉(zhuǎn)接頭：使流體從立管部 分輸送到油輪上的部分。 軸承 靜止部分,轉(zhuǎn)動(dòng)部分,轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 工作原理： 與系泊系統(tǒng)相連接的 部分相當(dāng)于定子，旋轉(zhuǎn)部 分相當(dāng)于轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子和定 子緊密配合、密封、旋轉(zhuǎn)， 使流體得以輸送,2010/11/19,27,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 典型的轉(zhuǎn)塔： 我們可以通過圖片看看轉(zhuǎn)塔到底有多高,2010/11/19,28,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),2010/1

12、1/19,29,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),配套系統(tǒng) 轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 系泊系統(tǒng) 立管系統(tǒng) 卸油系統(tǒng) FPSO的發(fā)展,系泊系統(tǒng) 5.1 轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)： 在轉(zhuǎn)塔的底部設(shè)有對(duì)地靜止的錨固連接板，F(xiàn)PSO 繞轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)。多用于惡劣環(huán)境下 的固定方式。,2010/11/19,30,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),系泊系統(tǒng) 5.2 多點(diǎn)系泊系統(tǒng)： 從四個(gè)方向?qū)PSO固定在水面，不做轉(zhuǎn)動(dòng)，一般用于環(huán)境荷載較小的域，Hs6m 。 2010/11/19,31,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),系泊系統(tǒng) 5.3 海床固定方式： 吸力錨 將錨筒用大吸力泵吸入海 床，將錨鏈固定在海底，配合 ROV 監(jiān)控錨鏈的方向，有效減 少吸

13、力錨收到外部載荷的力矩， 使其所受載荷達(dá)到最小。,2010/11/19,32,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),2010/11/19,33,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),系泊系統(tǒng) 5.3 海床固定方式： 固定錨 如同導(dǎo)管架施工中打水下 樁一樣，將錨鏈連接到樁管上， 用液壓錘將樁打進(jìn)泥里，固定 錨鏈。固定樁在打樁時(shí)，樁會(huì) 轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣很難控制錨鏈的方 向，一旦超出正負(fù)2度的誤差范 圍，會(huì)使樁受到的力矩增大， 影響系泊系統(tǒng)的質(zhì)量。,2010/11/19,34,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),系泊系統(tǒng) 5.3 海床固定方式： 拉力錨 像普通船用錨那樣，用布 錨船布置到設(shè)定位置。一般用 12-16 個(gè)錨固定FPSO

14、系統(tǒng)。,系泊系統(tǒng) 5.4 Hi-load 錨固系統(tǒng) 該系統(tǒng)本身是一種浮 式結(jié)構(gòu)，將該結(jié)構(gòu)用錨鏈 纜繩復(fù)合機(jī)構(gòu)固定于海床 上，并利用其自身的摩擦 吸附系統(tǒng)，附著于油輪船 體之上，可幫助油輪定位， 這樣可以很大程度上節(jié)省 油輪定位時(shí)間，提高工作 效率。流體從FPSO 經(jīng)由Hi- load 的油管輸送到油輪上。,2010/11/19,35,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),2010/11/19,36,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),配套系統(tǒng) 轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 系泊系統(tǒng) 立管系統(tǒng) 卸油系統(tǒng) FPSO的發(fā)展,立管系統(tǒng) 6.1 轉(zhuǎn)塔立管系統(tǒng) 轉(zhuǎn)塔立管結(jié)構(gòu)的FPSO，通常 用柔性立管，尤其是可分離的轉(zhuǎn) 塔，因?yàn)檗D(zhuǎn)塔分離

15、后，其浮筒和 系泊組塊需要下沉到水下30米處 ，以確保海流對(duì)其影響最小化。 這就要求立管有局部較大的彎曲 能力，柔性立管恰好能滿足這一 要求，而且柔性立管想對(duì)剛性立 管有更多的布置方式，來減小外 部載荷的影響。,2010/11/19,37,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),立管系統(tǒng) 6.2 多點(diǎn)系泊立管系統(tǒng) 剛性立管用于多點(diǎn)系泊的FPSO ，立管從左右兩側(cè)靠舷側(cè)上到甲板，實(shí)現(xiàn)流 體輸送。剛性立管的好處是成本低，布置簡單，適應(yīng)水深較深。,2010/11/19,38,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),2010/11/19,39,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),管束,管束連接 臍帶管架,浮筒,立管系統(tǒng) 6.3 混合

16、立管系統(tǒng) 混合立管是剛性立管和柔性立管的混合體。先由海底經(jīng)剛性立管，使流體 上升到海面以下70米左右，剛性立管頂部是剛性浮筒，提供保持立管豎直的浮 力，然后經(jīng)柔性立管將流體輸送的FPSO ，無論是轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)，還是多點(diǎn)系泊方式， 都可以使用混合立管系統(tǒng)。 柔性動(dòng)態(tài)立管,2010/11/19,40,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),配套系統(tǒng) 轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭 系泊系統(tǒng) 立管系統(tǒng) 卸油系統(tǒng) FPSO的發(fā)展,卸油系統(tǒng) 7.1 拉緊式鋼纜系統(tǒng) 經(jīng)艏部改造的專用穿梭油輪與FPSO以艏艉方式授油時(shí)，有輔助拖輪反方向 拖拽油輪，使鋼纜張緊，保持油輪與FPSO 的距離，避免相撞，同時(shí)用油管卸油。,2010/11/19,4

17、1,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),卸油系統(tǒng) 7.2 Hi-load DP 系統(tǒng) 該系統(tǒng)與之前提過的Hi-load 同屬一個(gè)家族的產(chǎn)品，但是DP 是動(dòng)力定位系統(tǒng)，不需要設(shè)置 系泊系統(tǒng)，取而代之的是3個(gè)螺 旋槳的定位系統(tǒng)，與系泊系統(tǒng) 的Hi-load 相比，DP 更容易操作， 更好的適應(yīng)復(fù)雜海況。,2010/11/19,42,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),卸油系統(tǒng) 7.3 其他新穎的卸油方式 單錨固定腿（SAL ） 在海床上錨固一個(gè)轉(zhuǎn)輸結(jié)構(gòu)， 使流體通過該結(jié)構(gòu)，從FPSO輸送到 油輪上，這種SAL結(jié)構(gòu)能夠有效的 避免油輪與FPSO相撞，提高安全性。,2010/11/19,43,FPSO結(jié)構(gòu)組成及發(fā)展趨勢(shì),卸油系統(tǒng) 7.3 其他新穎的卸油方式 懸鏈?zhǔn)藉^固系泊系統(tǒng) （CALM BUOY ） 該結(jié)構(gòu)是一個(gè)浮筒式結(jié)構(gòu)， 有些類似于轉(zhuǎn)塔，有一個(gè)對(duì)地 靜止部分用錨鏈固定于海底， 上部可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)，通過這個(gè) 結(jié)構(gòu)將流體從FPSO輸送到油輪 上，該系統(tǒng)也能有效避免FPSO 與油輪發(fā)生碰撞。,