国际浮式生产储油卸油船FPSO发展态势

1、国际浮式生产储油卸油船（FPSO）发展态势: FPSO（Floating Production Storage and Offloading）浮式生产储油卸油船，它兼有生产、储油和卸油功能，油气生产装置系统复杂程度和价格远远高出同吨位油船，FPSO装置作为海洋油气开发系统的组成部分，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。韩国船企对FPSO建造具有较强规模效应。如现代重工专门建有FPSO海洋项目生产厂，已交付了6艘大型FPSO；三星重工手中持有5艘大型FPSO订单；大宇造船海洋工程公司则是全球造船企业中建造海上油气勘探船最多的企业，200

2、5年承接海洋项目设备订单计划指标是17亿美元。据海事研究机构（DW）预计，未来5年内FPSO新增需求将会达到84座，投资额约为210亿美元。 FPSO主要技术结构表： FPSO主要技术结构  FPSO主要结构               功能系泊系统 ：              主要将FPSO系泊

3、于作业油田。FPSO在海域作业时系泊系统多采用一个或多个锚点、一  根或多根立管、一个浮式或固定式浮筒、一座转塔或骨架。FPSO系泊方式有永久系泊和可解脱式系泊两种； 船体部分：               既可以按特定要求新建，也可以用油轮或驳船改装； 生产设备：             

4、; 主要是采油和储油设备，以及油、气、水分离设备等； 卸载系统 ：             包括卷缆绞车、软管卷车等，用于连接和固定穿梭油轮，并将FPSO储存的原油卸入穿梭油轮。其作业原理是通过海底输油管线把从海底开采出的原油传输到FPSO的船上进行处理，然后将处理后的原油储存在货油舱内，最后通过卸载系统输往穿梭油轮。配套系统：           

5、;    在FPSO系统配置上，外输系统是其关键的配套系统。FPSO主要优点随着海洋油气开发、生产向深海不断进入，FPSO与其它海洋钻井平台相比，优势明显，主要表现在以下四个方面： （1）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。 （2）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； （3）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

6、压缩罐装能力，提高了油田作业的经济性。 （4）应用灵活，移动方便，其海上自航能力是其它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。 FPSO技术发展趋势随着科技发展和海上作业难度加大，海洋油气开采工程装备正在向大型化、自动化、专用化方面发展，同时国际海事组织(IMO)对涉海船舶产品的安全、环保等方面的要求也越来越严格，当前FPSO设备的技术发展主要体现在以下五个方面： （1）建造技术向模块化发展，周期缩短 早期建造FPSO基本上都是在船体结构建成后，在甲板上安装各种生产设备、主电站和热站等，建造一艘FPSO通

7、常需要20个月或更长时间。目前，FPSO建造已开始采用了模块化生产工艺，船体结构和上部设施可以同时施工建造，使得FPSO建造周期可缩短至10-14个月。 （2）定位系泊技术创新，动力配置加大新一代FPSO装置的系泊多为转塔式多点辐射状系泊，有的还在艏艉配备多个侧向推进器，发展了第三代动力定位技术(DPS-3)。多点系泊采用锚链和钢缆相组合，也有采用高防腐蚀的高强度聚脂纤维和锚链相组合的方式；根据当前FPSO船体尺寸增大以及作业能力增强的特点，新建的FPSO也相应配备了强大的动力系统，并设计采用侧推螺旋桨技术以提高大尺寸船体在强风暴下的生存能力，确保正常航行时的快速性能。 （

8、3）降低油耗、循环利用 过去FPSO生产的原油主要靠穿梭油船外输，油田中生产的天然气在不值得铺设海底管线的情况下，只能将价值昂贵的天然气经分离处理后通过FPSO的火炬将其烧掉；现在，FPSO具有将天然气处理并转换成压缩天然气外输能力，即将海上采集的天然气压缩后用罐装，后用船舶外输，或管道输运。 （4）石油生产能力不断加强 2003年据maritimereporter and engineering news杂志报道，新加坡远东利文斯顿船厂为挪威国家石油公司建造的”NORNE”号FPSO，原油日处理能力达到了3.5万立方米(计22万桶)；2005年，大宇接获了世界上

9、规模最大的一艘FPSO船订单，造价9.78亿美元，该船可以储存石油216万桶，将在水深1400米的深海区作业。 （5）FPSO新概念船正在加速研发 为了解决环境污染问题，提高FPSO系统的环保性能，世界上出现了LPGFPSO(浮式液化石油气生产储卸船)新概念船；如日本石川岛播磨重工正在建造世界上第一艘LPGFPSO，一家瑞士公司已和日本三井重工及石川岛播磨重工签订了该船单点系泊技术、采购及建造服务合约。另外，近海油气工业界也在不断进行探索，试图把油气钻井设备并入FPSO，变为FDPSO。业内专家分析认为，随着世界各国石油需求量的快速增长，新一代FPSO技术将不断涌现。

10、60;我国自主研发的FPSO FPSO即Float Production Storage and Offloading，中文是海上浮式生产储油船。FPSO是对开采的石油进行油气分离、处理含油污水、动力发电、供热、原油产品的储存和运输，集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性的大型海上石油生产基地。与其他形式石油生产平台相比，FPSO具有抗风浪能力强、适应水深范围广、储/卸油能力大，以及可转移、重复使用的优点，广泛适合于远离海岸的深海、浅海海域及边际油田的开发，目前，已成为海上油气田开发的主流生产方式。FPSO始于20世纪70年代中期。它具有两个特点：一是体型庞大，船体一般从530万吨，

11、一艘30万吨的FPSO甲板面积相当于3个足球场。二是功能较多，FPSO集合了各种油田设施，对油气水实施分离处理和原油储存，故被称为"海上工厂"、"油田心脏"。FPSO主要由船体、负责油气生产处理的上部模块和水下单点系泊系统三部分组成，一般适用于202000米不同水深和各种环境的海况，通过固定式单点或悬链式单点系泊系统固定在海上，可随风、浪和水流的作用进行360度全方位的自由旋转，规避风浪带来的破坏力。中国船舶工业集团公司第708研究所（以下简称708所）是我国进行FPSO设计的主要单位，建造FPSO的主要造船厂有上海外高桥造船有限公司，上海沪东船厂，上海

12、江南造船厂，大连新船重工船厂等。目前，FPSO的自主化程度已经很高，压力容器、泵类、吊机、空压机、锅炉、应急/备用发电机、污水处理设备、消防救生设备、高低压盘、电缆、普通仪表、单点主体部分，已经全部实现自主化，主发电机、大型流量计、中央控制系统设备、惰气发生器、单点关键部件等仍依靠进口。 我国第一艘FPSO-52000吨"渤海友谊"号由708所设计、上海外高桥造船有限公司建造，于1989年7月完工并投入海上油田生产。上海外高桥造船有限公司建造的30万吨级FPSO"海洋石油117号"，是我国承接吨位最大，造价最高，技术最新的FPSO，造价2.4亿

13、美元，日加工原油19万桶、储油量200万桶。目前，我国已经成为全球最大的FPSO制造与应用国，所拥有的FPSO数量与总吨位均居世界首位。FPSO的一些图片Spar平台（深水浮筒平台）Spar平台（深水浮筒平台）属于顺应式平台的范畴，被广泛应用于人类开发深海的事业中，担负着钻探、生产、海上原油处理、石油储藏和装卸等各种工作，成为当今世界深海石油开采的有力工具。1961年，在北海海域建造的一座浮动式工具平台，主要用于海洋研究工作。20 世纪70年代，Royal Dutch Shell公司又在北海的中等水深中建造了一座Brent Spar平台，用作石油的储藏和装卸中心。不过，早期建造的Spar平台结

14、构与当前深海油气开发使用的Spar平台相比还是有区别的。一般来讲，现代 Spar平台都具有以下几个特征（如下图所示）：Spar平台示意图1. 现代Spar平台的主体是单圆柱结构，垂直悬浮于水中，特别适宜于深水作业，在深水环境中运动稳定、安全性良好。Spar平台主体可分为几个部分，有的部分为全封闭式结构，有的部分为开放式结构，但各部分的横截面都具有相同的直径。由于主体吃水很深，平台的垂荡和纵荡运动幅度很小，使得Spar平台能够安装刚性的垂直立管系统，承担钻探、生产和油气输出工作。 2. Spar平台的中心处开有中央井，中央井内装有独立的立管浮筒，具有良好的灵活性。生产立管上与平台上体的

15、控井和生产处理设施相连，向下则一直延伸到海底油井。Spar平台的油气产品有两种输出方式，它既可以通过柔性输油管、SCR立管或顶紧张式立管将油气产品直接输送到海底管道系统，也可以将石油储藏在 Spar平台的主体中，然后用油轮将石油向岸上运输。由于采用了缆索系泊系统固定，使得Spar平台十分便于拖航和安装，在原油田开发完后，可以拆除系泊系统，直接转移到下一个工作地点继续使用，特别适宜于在分布面广、出油点较为分散的海洋区域进行石油探采工作。深海油气资源的大量开发加速了对适应深水环境的平台结构物的需求。Spar平台是一种用于深海环油气开采、生产、处理加工和储存的海洋结构物。下文介绍Spar平台的发展趋

16、势及其关键技术的研究,包括平台动力响应、系泊系统、疲劳分析、耦合分析以及垂荡板和侧板的设计研究。以南海S7海域为背景 ,提出一种深水轻型单柱平台 (mini-sparplatform) ,并对其在频域内的运动响应进行了详细的研究 ,还分析总结了水深及系索预张力的变化对平台运动性能的影响。所得结论对深水单柱平台的概念设计具有一定的参考价值。21世纪将更加重视深海石油的开发。本文回顾了近二十年来有关深海石油开发装置的 发展,简要介绍单体浮式生产系统(FPSO),张力腿平台(TLP),单柱平台(Spar及Floating Tower)的情况。随着科学技术的不断发展及深海石油开发经验的积累,浮式生产系

17、统将更趋完善。 SPAR平台的照片！这是第一个由非ABS Class的spar, 在马来西亚，technip设计，MSE 制造，DnV Classed. 好像叫Keikh?海洋采油SPRA平台组件SPAR是KMG（科麦奇）的，世界上第一个Truss Spar. Truss中间的横隔板可以起到Damper的作用，能显著降低Spar的垂直方向的运动。取消了大直径的圆筒也改善了整个Spar涡激震动（VIV，vortex induced vibration)的特性。随后还出现了cell spar,由多个小圆桶连接在一起， hydrodynamic性能也有提高。VIV现在是Spar最头痛的问题

18、。上图中的strake就是用来降低VIV的。                                              &#

19、160;                                                 &#

20、160;          Truss SPARSPAR平台的设计图SPAR平台原理图至今为止，共出现了3种形式的SPAR，分别为：Classic Spar( 传统Spar)、Truss Spar（桁架式Spar）、Cell Spar（多柱式 Spar）。Spar平台（深水浮筒平台）现场组装的图片海洋钻井平台系统的组成 半潜式的系统，总的来说，平台的系统有点和普通的船舶相似，它们是：1，压载系统 ballast system2，消防系统，fifi system ,包含fire water sys

21、tem , water mist system , delugesystem, foam system,      co2 extinguishsystem, water spray system按照每个平台基本设计的不同，会有其中的几个。3，舱底水系统， bilge system4，海水冷却系统，sea water cooling system5，淡水冷却系统 fresh water cooling system6，燃油系统 fuel oil system7，润滑油系统 lub oil system8，主机排烟系统 exhaust syste

22、m9，废油系统,waste oil and sludge system10，透气溢流系统 vent and overflow system11，测深系统 souding system 包含 manual soundong system 或者remote sounding system12，启动空气系统 starting air system13，平台空气系统，rig air system14，仪表与控制空气系统 instrument air system15，饮用水系统，potable system16，生活水排放系统 sanitary discharege system17，生活水供给系统

23、sanitary supply system18，盐水系统 brine system19，钻井水液系统，drill water system20，钻井基油系统，base oil system21，泥浆供给系统 mud supply system22，高压泥浆排出系统 mud discharge system23，泥浆处理系统 mud process system24，泥浆真空系统 mud vacuum system25，井口控制系统 subsea control system26，分流器，高压管系系统 hp manifold and diverter system27，灌井系统 trip ta

24、nk system28，除气系统 mud gas separator system29，测井系统 well test system30，隔水套管张紧系统 riser tensioner system31，液压系统 hydaulicoil system32，泥浆混合系统 mud mixing system33，散货系统，包含bulk cement system 以及bulk mud system34，高压冲洗系统 high pressure washing down system35，甲板泄水系统 deck drain system36，快关阀系统 quick closing vavle sys

25、tem37，切屑处理系统 cutting handling system38，直升机加油系统 helicopter refueling system39，排舷外系统 overboard discharge system40，刹车冷却系统 brake cooling system41，呼吸空气系统 breath air system42，推进器系统 ，包含 thruster hydraulic oil and lub oil system43，泥坑冲洗系统， mud pit washing system海洋钻井平台的承压系统 按照顺序，我们一个接一个地来解释和阐述上篇列出来的系统。首先

26、，对于压载系统。它的作用就是使平台能够相对自由的吃水，保持在深海中的稳性。简单地来说，就是用泵把船舷外的海水抽到平台里面专门存海水的舱（压载舱）里面去，而且反向也能够把海水从舱里抽出来排到海里去。这个系统的大致的原理就是这样的。压载系统包含，1，海底门， seachest ，一个专用的从舷外抽水的地方（钢结构），在平台的最底层。2，压载泵，ballast pump , 离心泵，至少要两台。3，管路和附件，piping and fittings4，压载舱 ballast tank装海水的舱室，现在的船舶设计中都会把压载舱放在平台的最外面，并且分成一个一个独立的小舱。即使一旦有意外发生的话，就算一

27、个舱破了的话，海水涌进来淹掉了，也不至于所有的舱都进水。泰坦尼克号我记得似乎是6个舱同时进水，整条船也不会沉没。一样的道理。怎么来选择压载泵的排量和压头呢？首先我们得确定我们的压载舱总的容积有多大。然后根据要求，我们得确定在多少时间内能够把这些压载舱充满海水。很显然 排量X时间=容积，所以排量=容积/时间通常来说，我们生活在大气压中，初中我们就知道一个大气压可以支持760mm得汞柱，当然换算成水的话，大概有10米的水柱。我们的压载舱的高度，就能够决定我们压载泵的压头，如果压头是5bar，也就是说可以支持50m的水柱，泵可以把水送到50米高的地方。注：一个大气压就是1bar 。这样我们很容易地确

28、定了泵的参数了，管路呢？ 管路的尺寸，可以由它里面的海水的流速来确定。泵排量=管的横截面级X流速海水在管路中的流水不能太高，海水本身具有腐蚀性，流速高的话很容易造成管路的腐蚀。为了避免海水管的腐蚀，玻璃钢管广泛应用在压载系统中。 海洋钻井平台之消防系统 消防系统，和陆地上一样，平台上也会着火，一旦失火，不管是对于船舶，还是钻井平台都是一件很严重的事故。它可以直接导致平台的沉没。所以消防系统是平台上面一个关于安全方面的系统。Fire fighting system.各大船级社对消防系统都有比较明确的规定。首先来谈谈它的组成，包含：1，消防泵，其实也是大排量的离心泵，至少两台2

29、，管路和附件，这个就不说了。3，保压泵，jockey pump， 为什么要有这样一个泵？大家都知道的，就算是在陆地上，你可以看看你办公大楼上的一些消防栓，它们平常是不用的。除非是在失火的情况下才用。那么现在产生了一个问题，一旦失火的时候，我们的消防栓的水龙头里面必须立刻有水出来。这就意味着在消防栓里面要保持一定的压力。但是我们知道液体的可压缩性微乎其微，同时系统又是一个封闭的系统。所以这里就用到了一个小排量的保压泵。它的作用就是在平时的状态下保持系统中有一定的压力。可能有人会问，为什么不直接用大排量的消防泵。呵呵， 那就有点大马拉小车了，泵可能启动不到一秒，就会在管路压力监测控制系统的作用下停

30、下来。4，消防压力柜，Hydrophore tank ，有些系统设计里面可能没有，它就是一个小瓶子，里面装一半液体，当然是海水咯，一半是压缩空气。这样的一个瓶子就象喝了一半的雪碧瓶子一样，加入在瓶子的下面开一个洞的话，水自然会自动排出来。瓶子里的压力其实就是由里面的压缩空气决定的。很显然，保压泵就是往消防压力柜补水的，5,应急消防泵 ，很多情况下不是电动泵，而是柴油动力的。6，消防栓以及水龙带。 hydrant and hose . 又叫firestation。显然这些消防栓象大树的树枝连着树干一样连着消防总管，阀门一打开，水就可以留出来了。水龙带，一般人很清楚，白色的卷在一起的软管，它的一段

31、是喷枪，一段是和消防栓相连的接头。在平台上它们至少是有10米长的哦。7，国际通岸接头 international shore connection 平台可以在靠港时候接岸上的消防水。对于消防系统各船级社有明确的规定，在任何一个消防栓中至少要有3.5bar的压力。在直升机平台上要保证7bar的压力。所以消防泵的压头H=3.5 + 最高的消防栓距离压载水线的距离delta H + 7 （bar）至于排量，该如何计算？ABS规范中，是这样描述的，消防泵的总排量不小于舱底水泵总排量的4/3，也就是Q=4*Q1/3When Q = total fire water pump capacityQ1 = t

32、otal Bilge pump calculated capacity 舱底水泵的排量计算在各规范中有规定。 海洋钻井平台之 舱底水系统 舱底水系统，为什么需要这个系统？如果问这个问题的话，我们看看自己的家里，看看自己家里的厨房和卫生间的地板。你会发现在它们上面会开有几个泄水口。它们的作用就是为了排出地面上的积水。平台和普通的家庭住房有点不同，在机械处所的泄水可能会含有油的污水。在生活处所的泄水和普通家庭倒有些相似的地方。这个以后会谈到。通过上面的阐述，我们对舱底水有了一个大致的印象。现在定义这个系统的作用，舱底水系统 bilge system就是为了排出各个舱室的含油污水

33、，把这些污水收集在一个独立舱室中，然后通过处理后，使得污水里面的含油量极少后，然后排到大海里面去，或者排放到平台的服务船上去。以此来避免海洋环境的污染。或者说是减少对海洋的污染。这个系统包含：1，泄水口， scupper ，和我们家里面地板上的差不多。2，污水井， bilge well，是一个在甲板下面小盒子，别忘了它也是钢做的哦，容积很小，0.5m3左右。不是每个舱室都有污水井，通常在机舱 engine room ，泵舱pump room ，推进器舱 thruster room 这些重要的，最容易产生污水的地方才有。污水井里面会有泥箱 mud box相当一个过滤器啦，因为污水里面可能含油泥。

34、还有一个自闭阀self-closing valve。为了是使各个舱能够分隔开来。3，舱底水泵，bilge pump ，它的作用是通过管路把污水井里面的污水抽到一个专门存放污水的舱室 bilge holding tank，或者在紧急的情况下直接排放到海里去（比如舱破了，进海水了）。4，舱底水存储舱， bilge holding tank。5，油水分离器， bilge water separator 也叫oily water separator。它就是处理含有污水的设备，通过重力，或者吸附，或者过滤或者离心力等物理或者化学的方式净化污水，使得它里面的含油量小于15ppm，才能直接排到海里去。否则不

35、能排放，或者重新回到舱底水存储舱等待再一次处理。这是国际海事组织，marpol公约里的要求哦。（防止海洋污染的公约）6，舱底水驳运泵 bilge transfer pump，如果舱底水存储舱里面的含油污水的含油量很高的话，或者说几乎全部是油的话，通过这个泵直接抽到废油舱waster oil and sludge tank 里面去。7，管路和附件，这个有点讲究。管路的直径在各个船级社有要求的，至少2"，也就是DN50 。为的是尽快的排出积水。然后这个系统的管子还不是水平的，是有一定斜度的，为的是能够通过重力就能使污水排出。斜度 slope 一般是1：50。舱底水系统是平台上的一个关系安全的关键系统。因为一旦发生碰撞，加入一个舱进水的话，我们希望能够很快把水排出去，争取时间可以堵漏。所以这个系统的管路的管子厚度要厚一个等级，sch80或者xs。呵呵，估计有点专业了，这个是美国材料协会和