海洋石油装备-FPSO

海洋石油装备—FPSO主要内容FPSO简介FPSO的研制及进呈现状FPSO的组成构造及主体设计FPSO的生产工艺流程FPSO的将来进展趋势FPSO概念FPSOFloatingProductionStorageandOffloading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FPSOFPSO建筑大军中，竞争格外剧烈。我国也是这一建筑大军中的一员，并在FPSO建筑方面取得了突破性进展。一.FPSO简介FPSO外形类似油船，但其简单程度要远远高于油船，涉及的简单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、注水处理系统和直统、监控系统、发电系统等都要高于运输型船舶的建筑要求。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〕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〔包括海底采油树、海底注水井、海底管汇等〕油系统〔如以下图100多艘FPSO正在操作运行，甚至有取代固定式平台的趋势。FPSO是把生产分别设备、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轮〔FPSO〕上，FPSO上的油气处理设施将油、气、水进展分别处理，分别出的合格原油储FPSO上的油舱内，计量标定后由穿梭油轮运走。FPSO功能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力量。是一座储油轮，目前世界上正在服役的FPSO，其储油力量已达35万吨。20-1000m水深范围内工作。可省去外输海底管道，用穿梭油轮将商品油运往外地。设计重现期高0年，抗风浪力量强，可长期系泊、连续工作。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刺眼的“明星”。FPSO种类从总体构造上看，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：STP内转塔筒体构造，在锥型筒体构造与船体之间，设置假设干加强板。STP内转塔高度一般与船的型深一样，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“南海觉察”号、“南海开拓”号就属于内转塔式浮式生产系统。〔如图〕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28-134-2、绥中36-1等就属于软刚臂式浮式生产系统〔如图〕3〕硬刚臂式：硬刚臂与软刚臂有很多相像之处，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。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，假设承受油船改装成FPSO，优势更为显著。而且目前很简洁找到船龄不高，工况适宜的大型油船。甲板面积宽阔，承重力量与抗风浪环境力量强，便于生产设备布置。FPSOFPSOFPSO还具备了海上自然气分别压缩罐装力量。应用敏捷，移动便利，其海上自航力量是其他海洋平台系统所不具备的，因此，FPSO可依据作业需要和实际状况快速转换工作海疆和回厂检修。FPSO的进展及研制现状FPSO的进展及研制现状FPSO30多年的历史。197659000t的旧油轮改装FPSO，1977年应用在地中海卡斯特利翁油田(西班牙近海)FPSO具有储油多、投资省、可转移等优点，所以得到快速进展。2003-08FPSO119艘(依据PennWell公司调查，FPSO137艘)6554.6%5445.4%，2003-09FPSO11ExxonMobil公司FPSO36182009FPSO149艘。FPSO100～500m，但随着采油工作水深的增加，大于500m工作FPSORoarRamdeRamformBanffFPSO1524m(5000英尺)Conoco公司作为操作者打算用于北海的Banff/Kyle深水油田，其抗风浪力量为百年一遇，浪高可达16.76m(55英尺)。另一艘英国全部、工作水深达2000m(6560英尺)、堪称目前世界顶级采油水深的浮(船)Harland&Wolff用于深海海底完井系统组合的采油。这些FPSO50a100a一遇，或脱卸机构快速解脱而避风浪。FPSO10×104～20×104m3的占了大多数，最大原油储存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、32333537FPSOⅦ、“N”kossaNKPFPSO，其长度达344.2m(1130英尺)54.3m(178英尺)28.3m(93英尺)，最大22m;5000～10000m31/2，最大日处理力量已超30000m3，其中，由加坡远东利文斯顿船厂(FELS)建筑、挪威国家石油公司全部NorneFPSO3.5×104m3(220000bbl)，生产水处理力量19900m3/d40000m3/d。2520年不靠岸，它具有抗强台风的力量，强台风袭来130FPSO仍可保证自动采油、加工、储存和发电。“海洋石油-113号”22个月。设计、施工由上海外高桥造船、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争论所共同完成，上海船检局监造，设计工时累计达3017亿元人民币。FPSO由海底系统、船体系统、系泊定位系统、动力系统、油气处理系统、消防监控系统、储油与外输系统、生活系统等十几个大类组成。〔1〕海底系统海底系统由基座、水下卧式采油树、海底管汇、液压井控、立管等组成。以陆丰22-1油田为例，海底井口布置成紧凑的扇型，长宽各9m，各井口的原油通过各自的采油树集合177.8mm(7in)功能，但设置了水下泥线增压泵和ROV水下机器人，增压泵的排量为25000桶/d，由400kW3〔〔10000v，246A〕可以进展湿式接头作业。井控所需的各种信号以及中控室对电、液、阀等各种指令通过海底电缆传送。有人把海底井口系统称为具有高技术含量、富有挑战的环节之一。陆丰22-1KOS海洋工程公司与FMC300kN。中心模块和中心管汇331h。如下图：2〕船体系统FPSO外形类似油轮，但简单程度远高于油轮。其一，船体在风、浪、流、潮作用下，能够长期被约束在肯定范围内，所受的外载荷比一般油轮简单得多，构造局部强度要做特别设计。其二，作为载体，其上面包涵着动力模块、生产模块、储油模块、消防模块、生活模块等，在布局和分隔上更加讲究，安全性问题要作重点考虑。在设计时除了要到达《船舶标准外，还要顾及到国际海事组织〔IMO〕MARPOL和SOLAS公约等一些行业技术标准〔共8种标准，安全、救生、环保等要求高。其三，FPSO的业主一般要求长期系泊在海上，进展不连续生产，因此设计风险等级高0年一遇的重现期，防腐等耐久性措施要求严，一般能做到0年或更长时间不进坞修理。系泊定位系统系泊定位系统是FPSO中最有特点的系统。它通过导管架或吸力锚供给足够的系泊力。按系泊方式分为单点系泊和多点系泊。如图：单点系泊是指锚泊系统与船体只有一个接触点点。如南海流花11-1FPSO，该海疆水深310m，由半潜式生产平台和浮式储油、卸油两套装置组成。其中，半潜式生产平台承受了11127mm的锚链+深水吸力锚组成的系泊系统，为多点系泊；浮式储油、卸油装置也用吸力锚供给锚固力，其特别之处是承受了10条114mm的锚链系泊在一个漂浮式浮筒上，再由浮筒通过专用接头与船体相连，为单点系泊。系泊定位系统具有机械强度高、密封性好的机械旋转头。该旋转头可随风、浪、流转动，不仅承受着巨大的动荷载，而且还要在运动中保证管道畅通、供电和信号的传输。例如“睦宁号”FPSO2203.2mm的原油生产立管、6条高压电缆、1组液压动力管和1组信号采集与传输电缆。这些从海底传接过来的立管〔电缆〕包括生产集液旋转头、公司所垄断。油气处理系统FPSO的油气处理系统与陆上油气处理系统大体一样，包括油、气、水分别系统、计量系统、污水处理系统和火炬燃烧系统等。所不同的是FPSO油气处理系统总体布局更加紧并留足修理空间；具有比陆上集成化更高、配置更完备的自动化掌握系统。在油气处理设备的选择上力求高效、紧凑。如在流花油田的FPSO上承受了电脱盐/脱水合二为一的技术装备，在一个罐内可同时完成脱盐/脱水，日处理液量可达4.77×104m3。储油与外输系统FPSO、水深条件等因素确定，以使储油和外输相协调，到达最正确经济指标。在外输形式上分为漂移式软管外输、卷筒式外输、滑道式外输等，如下图：外输系统中所用的软管为专用管材，由万向接头、液压快速接头等组成的外输连接设备，BZ-34152.4mm的环形槽，即输送液体的通道。在全天候工作状态下，主0.8mm42道11道2道密封开头起作用，如下图：生活系统FPSO的生活楼无论怎样布置，都是处于危急油气之间。所以，生活楼布置在船艏或船艉，各有利弊。但特别要留意生活楼本身的安全性。生活楼在船艏、外输油系统及火炬塔在船艉的布置格局：生活楼处于生产工艺流程模块和尾部外输油系统的危急油气上风向，但处于首部输油管危急油气的下风向。生活楼及外输油系统在船艉、火炬塔在船艏的布置格局：生活楼处于艉部外输油系统还需留意动力模块主发电机组排出的废气很可能随着风向飘向船艉，从而对生活区有影响，并有可能干扰直升飞机的起降。最大储油量：5.1697×104t型长：215.6m型宽：31m型深：17.6m生产分别器：2台电脱水器：1台注水系统：1污水处理系统：1供热系统：1发电系统：1原油计量外输系统：1生活模块：69人直升飞机坪：1最大储油量：4.48×104t型长：208m型深：17.6m吃水深：10.5m生产分别器：2台电脱水器：1台空气压缩器：2台污水处理系统：1供热系统：1发电系统：2×2500kw+630kw原油计量外输系统：1生活模块：69人直升飞机坪：12.FPSO的布置FPSOFPSO有哪些局部构成，确定根本的布置格局。FPSO的构成根本前面已经简洁表达，包括船体系统、系泊系统、生产工艺流程模块、生活系统等局部。FPSOFPSO布置时，就是要全面考虑这些构成之间合理布局与协调。FPSO比方为一枚“定时炸弹”FPSOFPSO布置根本格局时，要综合考虑涉及作业、安全等各方面要求，并结合FPSO运动性能一起考虑。FPSO的总体布置应依据下述原则进展：安全牢靠，符合标准要求a．压载水舱的宽度要满足FPSO最小的吃水要求。一般的FPSO可以设计成单底构造，但是对于浅吃水型FPSO，为满足国际防污染公约，船体应当为双底双壳。设置双底的主要优点的夹层对构件进展检查。b．满足国际防污染公约和破舱稳性的要求，对原油贮存舱与边压载舱的长度、宽度和数量要进展优化。c．满足相关标准对防火、防爆、安全区域划分和安全逃命方面的要求。例如生产甲板位于主甲板以上4米〔船中心线处；热站模块和工艺模块之间留有隔离区等。便于操作a．主电站、热油锅炉、油气处理设备等均布置在生产甲板上，便于操作、检测和修理保养。b．油气处理流程的掌握、原油外输的计量与掌握、液舱的液位遥测、火灾探测、报警、消防与应急关断掌握等均集中在中控室内，便于操作和集中掌握。满足实际需要设置足够的工作、居住、休息和消遣等生活设施，为采油工人供给安全、舒适的工作、生活和休息环境。设置足够的柴油舱和淡水舱，保证本船具有肯定的自持力。满足实际工艺流程的需要。FPSO的布置应当留意的问题吊机的布置/飞机甲板到全部上部模块的满足把深井泵从工艺甲板上吊出的要求。单点系泊系统和尾输油系统〔位于FPSO尾部的原油外输系统〕可以单独考虑吊机。逃命通道的布置H120每个工艺模块的左右两侧要有通往主甲板的斜梯。火炬塔高度确实定尤其是火炬塔位于船首的布置方式APIRP521的相关要求来计算火炬的最大热释放量，然后确定火炬高度。考虑油气处理量的变化和将来的改造。由于有的油田产量顶峰期和末期的差异比较大，所以有的设备在某个特定阶段是不使用的，所以在进展总体布置时要考虑这种状况下的左右对称。还有，由于FPSO的投入比较大，一般一艘FPSOFPSO的总体布置时，要适当预留将来改造的空间，并且尽量不要占据堆场的空间。主甲板面的布置FPSO的大体分舱确定后，需准时确定优先考虑主甲板面的系列开口。由于这些开口直深井泵开口与工艺甲板的相应深井泵检修口要对应。工艺甲板开式排放管线的布置3~4500mm的空间。100100：1的坡度是格外困难的。这时候开式排放罐的位置可以考虑船体本身是首倾还是艉倾。同时可以减小管线坡度的要求。3.FPSO主体设计(1)主体尺寸选择依据FPSO主体尺寸选择主要取决于原油产量、储存量和甲板工艺模块的体积等因素。原油储存量可由下式计算：载荷组合与标准船体构造是FPSOBVClass.RulesfortheClassificationofOffshoreUnits.April1998产期间外部环境工况、外输工况、单点解脱前的极限工况、检修期间工况、拖航工况。荷载组合主要考虑上述6种工况与工艺模块引起的诱导荷载件的牢靠性。海浪是典型的随机荷载，船体在海浪作用下的运动可分为纵荡、横荡、升沉、横摇、纵摇和6种。为了使简单的计算具有可操作性，国际船级社协会〔IACS〕1/20波高进行修正，承受传递函数来计算波浪弯矩和剪力。挪威海洋工程大学则开发出了MASHIMO等体在寿命期内最大响应值。特别部位强度分析在FPSO设计中，从构造力学角度讲，一般分为特别构造、一类构造和二类构造。特别部位包括：系泊关联构造、重要设备支撑构造、直升飞机平台构造、外输装置构造等。这些〔冲击荷载〕大，必需进展疲乏分析。如模块与主甲板连接的支墩，是一般刚架连接形式〔如下图升沉引起的巨大惯性力FPSO生产工艺流程的组成FPSO:(1)主要工艺系统—是指将各井口平台输送来的生产流体进展脱气处理系统，以到达外输标准，同时要保证原油回收率最大。尚应考虑除砂、防蜡、破乳、消泡等措施。(2)关心工艺系统—主要包括生产污水处理系统、火炬放空系统、化学药剂注入系统、开式排放及闭式排放系统、燃料气处理系统。(3)公用系统—主要包括热介质系统、仪表气系统、海水系统、淡水/热水系统等。原油处理系统海洋石油开发是高投入、高风险、高产出的行业，对原油处理系统的技术要求高，均承受国内外较先进的设备，主要技术要求如下：油田高速、经济合理开发；要有肯定的储藏力量，以保证每次销售油轮到来前维持正常生产；安全牢靠性好、保险系数大、运行效率高，仪控自动化程度高，便于操作治理；调整和改造；工艺布局紧凑合理；构造结实，适于防台、防冻和耐腐蚀。该流程中从单点来的原油将直接进入高高压分别器，利用设备内的空间进展减压、缓冲，同时协作加注的化学药剂，初步实现气液分别，形成稳定的可以进展处理的原料储存器。从高高压分别器出来的原油进入原油换热器，利用处理完成后的原油余热进展能量转器，利用热介质油的高温对原油进展加热，确保原油进入生产分别器后能够正常分别。进入生产分别器后的原油将连续在容器内进展缓冲、稳压、减压的过程，并连续利用肯定的液位时被排放到脱油水舱中。在油水界面接合部位的原油那些处于油水接合部位以下的含油水被间歇油泵输送到脱油水舱，使用化学药剂对它们进展