FPSO

海洋石油装备—FPSO寇杰二○一一年二月2020/2/72主要内容FPSO简介国内外FPSO的研制及发展现状FPSO的组成结构及主体设计FPSO的生产工艺流程FPSO的未来发展趋势2020/2/731.FPSO概念FPSO是英文FloatingProductionShortageandOffloading的缩写，中文译为浮式生产、储油、卸油船。这种船并不是一种真正意义上用于运输的船，它兼有生产、储油、卸油的功能，一般与水下采油装置和穿梭油船组成一套完整的生产系统，是目前海洋工程船舶中的高技术产品。近年来FPSO船市场十分兴旺，世界各大船厂都纷纷加入到FPSO建造大军中，竞争十分激烈。我国也是这一建造大军中的一员，并在FPSO建造方面取得了突破性进展。一.FPSO简介2020/2/74FPSO外形类似油船，但其复杂程度要远远高于油船，涉及的复杂系统包括二十几个大类，例如：单点锚泊系统、动力定位系统、油处理系统、废水处理系统、注水处理系统和直升机起降系统等，这类系统在运动型船中很少遇到。其他的惰性气体发生系统、消防救生系统、监控系统、发电系统等都要高于运输型船舶的建造要求。一.FPSO简介2020/2/752.FPSO特点FPSO的主要特点为机动性和运移性好，具有适应深水采油（与海底完井系统组合）的能力、在深水域中较大的抗风浪能力、大产量的油气水生产处理能力和大的原油储存能力。FPSO可以与导管架井口平台组合，也可以与自升式钻采平台组合成为完整的海上采油、油气处理和储油、卸油系统，但更主要的是用于深水采油，与海底采油系统（包括海底采油树、海底注水井、海底管汇等）和穿梭油轮组合成为完整的深水采油、油气处理、原油储存和卸油系统（如下图）。浮式生产设施的应用已很普遍，在全世界已有100多艘FPSO正在操作运行，甚至有取代固定式平台的趋势。一.FPSO简介2020/2/76以油轮为主体的浮式生产系统2020/2/772020/2/782020/2/792020/2/7102020/2/7112020/2/7122020/2/713FPSO是把生产分离设备、注水（气）设备、公用设备以及生活设施等安装在一艘具有储油和卸油功能的油轮上，油气通过海底管道输到单点后，经单点上的油气通道通过软管输到油轮（FPSO）上，FPSO上的油气处理设施将油、气、水进行分离处理，分离出的合格原油储存在FPSO上的油舱内，计量标定后由穿梭油轮运走。一.FPSO简介2020/2/7143.FPSO功能（1）兼有生产和储油的作用，是一座海上油气加工厂，具有小至几千立方米，大到几百万立方米的油气处理能力。（2）是一座储油轮，目前世界上正在服役的FPSO，其储油能力已达35万吨。（3）适应能力强，可在20-1000m水深范围内工作。（4）可省去外输海底管道，用穿梭油轮将商品油运往外地。（5）设计重现期高（100年），抗风浪能力强，可长期系泊、连续工作。（6）与“固定式导管架平台+海底管道”方案相比，具有投资省、见效快、可重复使用、风险小等特点，特别适用于远离海岸的中、深海及边际油田的开发。有人将FPSO列为近10年来海上油气开发的主流方式，称之为海工装备中最耀眼的“明星”。一.FPSO简介2020/2/7154.FPSO种类从总体结构上看，FPSO是被系泊约束了的船。因此系泊系统是FPSO的关键技术之一。按系泊方式不同可分为以下三种类型：（1）转塔式：在船艏部位设STP内转塔筒体结构，在锥型筒体结构与船体之间，设置若干加强板。STP内转塔高度一般与船的型深相同，下部直径超过10m。STP内转塔底部用多点锚链与海底固定。中海油的“南海发现”号、“南海开拓”号就属于内转塔式浮式生产系统。（如图）一.FPSO简介2020/2/716内转塔式浮式生产系统2020/2/717（2）软刚臂式：软刚臂式浮式生产系统由导管架、旋转接头、系泊铰接臂以及储油轮上的支架组成。由于刚臂连接处为铰接，可绕着导管架上的将军柱随风浪、潮流转动，随涌浪在一定范围内升降、摇摆，所以称之为软刚臂式单点系泊。如渤中28-1、渤中34-2、绥中36-1等就属于软刚臂式浮式生产系统（如图）一.FPSO简介2020/2/718软刚臂式浮式生产系统2020/2/719（3）硬刚臂式：硬刚臂与软刚臂有许多相似之处，也可随风浪、潮浪转动，但刚臂与船体之间为刚性连接，锚固单点与船体保持同步升降。一.FPSO简介硬刚臂式浮式生产系统2020/2/7205.FPSO主要优点随着海洋油气田的开发、生产向深海不断进入，FPSO与其他海洋钻井平台相比，优势明显，主要表现在以下四个方面：生产系统投产快，投资低，若采用油船改装成FPSO，优势更为显著。而且目前很容易找到船龄不高，工况适宜的大型油船。甲板面积宽阔，承重能力与抗风浪环境能力强，便于生产设备布置。储油能力大，船上原油可定期、安全、快速地通过卸油装置卸入穿梭油船中运输到岸上，穿梭油船不仅可与FPSO串联，也可傍靠FPSO系泊。最新FPSO还具备了海上天然气分离压缩罐装能力。应用灵活，移动方便，其海上自航能力是其他海洋平台系统所不具备的，因此，FPSO可根据作业需要和实际情况迅速转换工作海域和回厂检修。一.FPSO简介2020/2/721国外FPSO的发展及研制现状国内FPSO的发展及研制现状二.国内外FPSO的发展及研制现状2020/2/722FPSO海工结构至今不过30多年的历史。1976年壳牌石油公司用一艘59000t的旧油轮改装成了世界上第一艘FPSO，1977年应用在地中海卡斯特利翁油田(西班牙近海)。由于FPSO具有储油多、投资省、可转移等优点，所以得到迅速发展。据资料统计，截止到2003-08，全世界投入运行和在建的FPSO为119艘(根据PennWell公司调查，FPSO的数量为137艘)，其中旧船改造65艘，占54.6%；新建54艘，占45.4%，截止到2003-09，全世界正在建造的FPSO有11艘，其中韩国现代重工为ExxonMobil公司建造的FPSO排水量达到了3618万吨，至2009年，全世界投入运行FPSO有149艘。1.国外FPSO的发展及研制现状二.国内外FPSO的发展及研制现状2020/2/723目前FPSO的工作水深主要在100～500m，但随着采油工作水深的增加，大于500m工作水深的FPSO将逐年增加。由RoarRamde和挪威海事技术公司联合设计、韩国现代重工施工建造的RamformBanff号FPSO工作水深达1524m(5000英尺)，属英国所有，由Conoco公司作为操作者计划用于北海的Banff/Kyle深水油田，其抗风浪能力为百年一遇，浪高可达16.76m(55英尺)。二.国内外FPSO的发展及研制现状2020/2/724另一艘英国所有、工作水深达2000m(6560英尺)、堪称目前世界顶级采油水深的浮(船)式生产储油卸油船，由Harland&Wolff负责全部设计和建造，由巴西国家石油公司承担操作，用于深海海底完井系统组合的采油。这些FPSO的适应风暴能力大都为50a或100a一遇，有相当数量属于非解脱型，即在大风暴来临时，仍然锚泊在采油原位而无需将船用液压连接或脱卸机构快速解脱而避风浪。二.国内外FPSO的发展及研制现状2020/2/725目前在用的FPSO的原油储存能力在10×104～20×104m3的占了大多数，最大原油储存能力达到31.8×104m3，因此船的主要尺寸也相当大，如巴西国家石油公司的巴油31、巴油32、巴油33、巴油35、巴油37和FPSOⅦ、“N”kossaNKP号等FPSO，其长度达到344.2m(1130英尺)，宽度达到54.3m(178英尺)，型深达到28.3m(93英尺)，最大吃水深度达到22m;日处理能力在5000～10000m3的占了近1/2，最大日处理能力已超过30000m3，其中，由新加坡远东利文斯顿船厂(简称FELS)建造、挪威国家石油公司所有并操作使用的Norne号FPSO日处理能力达到3.5×104m3(220000bbl)，生产水处理能力也较大，为19900m3/d，注水能力高达40000m3/d。二.国内外FPSO的发展及研制现状2020/2/726二.国内外FPSO的发展及研制现状据《QuestOffshoreResourcesInc》预测，今后还将有更多的FPSO投入建造，向更深的水域、更大的储油能力发展，特别是2002年以后，海上气田开发出现了LPG&FPSO、LNG&FPSO等新技术，节省了敷设海底输气管道的巨额投资，使离岸遥远的气田开发具有了商业价值。2020/2/7272020/2/7282020/2/729中国海洋石油总公司是国内目前惟一应用FPSO的公司，1986年在我国北部湾油气开发中首次采用了FPSO，该FPSO由法国道达尔公司设计，新加坡胜宝旺船厂承建，是由一艘载重17×104t的旧油轮改造而成，命名为“南海希望”号。2.国内FPSO的发展及研制现状二.国内外FPSO的发展及研制现状2020/2/730我国自行设计建造的第1艘FPSO是在1989年由中国船舶工业第708研究所设计、上海沪东造船厂建造的“渤海友谊”号，采用软刚臂系泊方式，工作水深23m。“渤海友谊号”浮式生产储油船的设计与建造成功实现了国内浮式生产储油轮建造零的突破，它对世界FPSO技术的贡献在于首次将FPSO用于有冰的渤中28-1油田海域，是我国船舶工业在海洋工程领域的标志性产品，该船机动灵活，已成功用于渤海3个油田的开发，是获得奖项最多、最高的项目，也是我国海洋工程具有标志性的项目。二.国内外FPSO的发展及研制现状2020/2/731进入20世纪90年代，中国海洋石油总公司又相继建造了“南海发现号”、“南海开拓号”和“南海胜利号”，分别在南海惠州油田、西江油田、流花油田和陆丰油田作业。截止到2004年，中国海洋石油总公司共有FPSO13艘，最小的是在渤中28-1油田的“渤海友谊号”，载质量5.2×104t；最大的是在渤中25-1油田的“海洋石油-113号”，储油量16.5×104t，2004-06建成。至今，最大的为“海洋石油-117号”，储油量30×104t。我国已成为世界上新建FPSO数量最多的国家。二.国内外FPSO的发展及研制现状2020/2/732国内部分FPSO概况表2020/2/733“海洋石油-113号”船体总长287.4m，型宽51m，型深20.6m，为双底双壳结构，有10个货油舱，总储油量110万桶，船体自重约为40×104kN。理论适用水深20-2000m。它集原油处理、储存、外输为一体。该轮无自航能力，甲板面积相当于2.5个足球场，从船底到上部建筑共45m，船上共有10个原油舱，最大的一个容积为1.5万m3。船上定员130人。船上有4座发电站，配备4台1.25万kW的燃气透平发电机。船上设有信息中心和通讯指挥中心，6个钻井平台上的流程控制信号都将传输到这两个中心。海洋石油-113上设有直升机机场，可起降直升机，如下图：•海洋石油-113号2020/2/734海洋石油-113号2020/2/735该船设计使用寿命为25年，可以做到20年不靠岸，它具有抗强台风的能力，强台风袭来时，即使130名船员全部撤离，整个FPSO仍可保证自动采油、加工、储存和发电。“海洋石油-113号”从设计启动到投产，目标工期为22个月。设计、施工由上海外高桥造船有限公司、中海油渤海公司、中海油海洋工程公司和中国船舶工业第708研究所共同完成，上海船检局监造，设计工时累计达30万小时，项目总投资超过17亿元人民币。•海洋石油-113号2020/2/7362007-05-15，代表当今世界海洋工程装备建造领域先进水平的30万t海上浮式生产储油轮—“海洋石油-117”号在外高桥造船公司举行了命名仪式，“海洋石油-117”号是由中国海洋石油有限公司和康菲石油中国有限公司共同投资建造的，是我国迄今建造的吨位最大、造价最高、技术最新的海上浮式生产储油轮。建造这艘巨