FPSO——单点系泊系统

龙船客服 · 发表于 2024-3-22 13:07

本帖最后由龙船客服于 2024-3-22 13:23 编辑

在海上油气田开发中，FPSO长期被定位在某固定海域，进行长期油气开采。由于立管的偏斜有限制，所以也相对限制了FPSO的位移范围。FPSO可以采用多点系泊定位的方式，系统简单、成本低廉，但是非常受当地风浪条件限制，仅仅能用于西非等温和海域。

-->

FPSO上的多点系泊系统

在北海、巴西、墨西哥湾和我国南海等地，采用单点系泊定位是常见的选择。

单点系泊系统

单点系泊系统，就是允许FPSO绕着某个基点产生风标效应而旋转，使FPSO的船首始终向着外载荷合力的最小方向，减小了系统所需的总系泊力。由于单点系泊系统适应水深范围大，可以系泊超大型FPSO，胜任恶劣海域的工作，因此被广泛应用。单点系泊系统主要承担着两个功能，其一是定位系泊，通过单点提供的系泊力将FPSO固定在油田作业现场，并成为成品原油外输的海上终端；其二是水下生产系统与FPSO的重要连接节点，可以对水下生产系统提供液体输送、电力和光控传输。同时也可以把来自油田的井口液输送到FPSO上进行处理。

-->

SOFEC单点系泊系统

部分单点系泊系统还具备紧急解脱功能，可以在极端恶劣海况时断开与系泊系统的连接，撤离至安全区域。但是此系统回接工作对海况要求比较严格，不适合在多数时间海况恶劣的海域使用。

-->

SBM可解脱单点系泊系统

世界上著名的单点系泊设计和服务公司有SBM、Bluewater、SOFEC、APL、Prosafe，BW Offshore等，我国的海油工程也已经完成了浮筒式单点锚泊系统的建造。

单点系泊系统，按照与FPSO船体的连接方式，主要分为三类：浮筒式、塔架式和转塔式。

浮筒式单点系泊系统

浮筒被锚定于远离海岸的海域，作为油轮装卸气体或者液体的系泊点，是海底管汇系统之间的一个连接点。浮筒的主要作用是将陆上或水下的油气资源输送到系泊油轮上。

-->

浮筒式系泊系统（Buoy MooringSystem）

-->

浮筒外观

浮筒通常由多个水密隔舱组成，万一一个受到外力撞击破损，其余隔舱依然可以提供足够浮力。

浮筒通常有两种，分别为可旋转式（Turntable）和塔式（TurretBouy）。

-->

左侧：塔式；右侧：可旋转式

可旋转式浮筒的上部可以自由旋转，使FPSO处于受力最小的位置，上部没有舱室。

-->

浮筒结构（SBM）

塔式浮筒由Bluewater开发设计，浮筒由转塔和舱面船室浮体组成，浮体绕转塔转动，所以可以做成方形。

-->

Bluewater浮筒式单点系泊系统

常用的浮筒式系泊系统有：悬链式浮筒系泊系统（CALM），单锚腿系泊系统（SALM）

悬链式浮筒系泊系统通常应用于穿梭油轮、FSO等，它是系泊和装卸油轮最经济有效的方法。单锚腿系泊系统同悬链式浮筒系泊系统类似，通常并不应用于FPSO，而是应用于穿梭油轮或者FSO。

-->

单锚腿系泊系统示意

转塔式单点系泊系统

转塔式单点系泊系统是在CALM系统基础上发展而来，但是因为FPSO拥有远比浮筒大的重量和浮力，所以在运动性能和受力方面更具有优越性。目前世界上70%以上的FPSO都采用转塔式单点系泊系统，遍布北海北部和挪威海域、墨西哥湾和中国南海。转塔式单点系泊系统集系泊、气体、液压和电力的传输与一身，工艺复杂，稳定性要求高。目前转塔式主要分为内转塔式系泊系统和外转塔式系泊系统两种形式。

内转塔式系泊系统

内转塔式系泊系统是FPSO应用最广泛的系泊系统，常用于中等水深和深水海域。内转塔系泊系统一般设置在船艏，其特点是：转塔直径可以设计的很大，为设备和管汇留出足够空间；内转塔嵌入船体之中，可以得到很好的保护，但是内转塔的位置影响FPSO的“风标效应”。

-->

建造中的内转塔系泊系统

内转塔系泊系统包含两种类型，一种为被动型内转塔系泊系统，一种为主动型内转塔系泊系统。

被动型内转塔系泊系统，指的是FPSO没有推进动力，转塔系统可以允许FPSO绕着转塔中心360度旋转。目前世界上大部分内转塔都是被动型。

-->

被动型内转塔系泊系统

主动型内转塔系泊系统，通常布置在船艏三分之一处，由于距离船中较近，可以有效减少系泊力和立管的疲劳损伤。但是这种系泊形式“风标效应”不明显，需要推进器辅助调整艏向，主要被用于北海海域。

-->

主动型内转塔系泊系统

由于主动型系泊系统的位置靠近船中，所以可以将居住舱室设置在船艏，使人员集中区域在油气输送管道和燃烧臂的上风向，极大提高了FPSO的安全性。

但是，由于FPSO船体庞大，辅助动力需求较大，并且对推进系统的可靠性要求较高。在设计时需要考虑推进系统失效带来的风险。转塔主要构件：

-->

SOFEC内转塔系统组成

内转塔式系泊系统主要包括四大部分：

转塔及套筒

两者通过轴承连接，从而使FPSO可以自由转动。

-->

各制造商转塔

-->

转塔的构造

-->

连接转塔与套筒的轴承

锚布置

锚可以根据实际情况，进行合理的布置

-->

布锚示意图

转盘

转盘是位于转塔顶部的结构式平台，以适应不同设备如拉紧锚链的卷扬机、立管绞盘和电力控制设施等。

液体传输系统

液体运输系统是整个转塔式系泊系统的中心，海底管道和立管等需要通过它向FPSO输送原油。浸没式（STL）内转塔通过锥形浮筒系泊于海底，安装时需要提升到船体预留锥形的空间内，并用液压锁紧。

-->

浸没式内转塔

-->

浸没式生产内转塔（STP）

外转塔系泊系统

外转塔单点系泊装置（ETS）的工作原理与内转塔式单点系泊装置相同，主要不同点在于将系泊装置安装于船艏外部。

-->

外转塔系泊系统

外转塔系泊系统减少了对船体的必要的限制，并且允许在码头装，而内转式塔式系泊系统必须在干坞里。同时外转塔的Riser数量要明显小于内转塔。

-->

FPSO安装外转塔系泊系统

一般来说，改装后的FPSO适合使用外转塔系泊系统。

塔架式单点系泊系统

塔架式系泊系统通过刚性塔结构固定于海底，作为永久性系泊油轮装卸油以及其他产品的锚点。它的主要特点是：油轮与塔之间通过一个永久性的叉型结构或者系船索布置连接；可以布置较多的立管系统，施工简单，成本低。适合在中浅水域使用。常见的塔式单点系泊系统有软钢臂式系泊系统（YokeSystem）、淹没式塔式系泊系统和系船索式系泊系统。

软钢臂式系泊系统

软钢臂式系泊系统是最常见的塔式系泊系统。

-->

软钢臂式系泊系统

淹没式塔式系泊系统与常规塔式系泊类型相似，只是塔完全淹没于水下，不受波浪和潮汐变化影响。

系船索塔式系泊与常规塔式系泊系统相似，只是用系船索代替了叉状结构，降低了复杂性也更经济。