FPSO艉部滚筒式外输端口和悬挂式外输端口的差异性浅析

刘 康

（中海油能源发展采油服务公司综合服务公司，天津塘沽，邮编：300452）

1.0 前言

FPSO（Floating Production Storage and Offloading）是海洋原油开采作业的重要装置，被称为"海上石油工厂"。它集生产处理、储存外输及生活、动力供应于一体。而FPSO的艉部外输系统则是FPSO海上原油外输作业的主要设备集成，它主要包括货油泵、外输总管、氮气吹扫管系、洗舱管线、惰气管线支管、外输计量装置、艉部外输端口、外输软管等。该系统对于FPSO海上原油外输作业起着关键性作用。

按照使用特点分类，目前中国海域内FPSO的艉部外输系统中的外输端口主要采用滚筒式外输端口和悬挂式外输端口两种，而与之匹配使用的外输软管也分为两种，一种为额定弯曲半径较小、弯曲强度较高的双层软管（Double Carcass Hose）,另一种则是额定弯曲半径相对较大、弯曲强度相对较低的单层软管（Single Carcass Hose）。两种端口及软管图示如下：

从外观上，我们可以直观地看出FPSO的艉部滚筒式外输端口和悬挂式外输端口这两种外输端口的差别。那么，究竟该如何选择一个合适的艉部外输端口呢？

图1 滚筒端口及双层软管

图2 悬挂端口及单层软管

2.0 两种端口的差异分析

在FPSO的ODP阶段，设计人员会对其所在服役的油田环境进行调研和系统分析，并充分考虑其安全性、可操作性、经济性等各项因素之后，最终确认采用何种艉部外输端口。

同样，如果需要对滚筒式外输端口和悬挂式外输端口进行差异性分析，我们也需要从各个方面进行考量。为方便理解和对比，本文将影响端口选择的因素分为内部因素和外部因素两种：

内部因素：指设备本身的特性因素。主要包括设备经济成本、技术成熟度、可操作性、设备安全性等。

外部因素：则指设备本身之外的特性因素。主要包括与设备配套的外输软管性能、设备使用环境等。

总结出上述两类因素后，我们可以依照各项指标来分析滚筒式外输端口和悬挂式外输端口的差异性。

2.1 内部因素

（1）经济成本

滚筒式：对于FPSO而言，滚筒式外输端口需要额外购买滚筒设备，同时匹配相应的液压系统和绞车。通常这样整套的设备总价在150万美元左右。此外，滚筒式使用的双层外输软管每根价格比单层外输软管价格贵1-2万美元。即：使用滚筒式端口要比使用悬挂式端口的设备成本高出近200万美元。

悬挂式：不需要额外购买滚筒式的大型设备，单层外输软管即可适用。

（2）技术成熟度

滚筒式：技术成熟度高，设备较为复杂。由于外输作业时需要收放软管，因此对滚筒式端口匹配的液压系统和绞车质量以及相应的作业操作要求较高。渤海海域和南海西部海域多家作业者的长期使用证明了滚筒式端口设备的可靠性，但也有某些因为操作原因或设备故障导致的问题出现。

悬挂式：技术成熟度高，且设备简单。2008年以前投产的南海东部海域FPSO均采取此外输端口方式，同样有着长期安全无故障使用的可靠性。

（3）可操作性

滚筒式：设备体积庞大，操作较为复杂，需要配合相应的液压系统和绞车完成外输软管收放作业，作业操作要求较高。

悬挂式：无需外输软管收放作业，操作便捷。

（4）设备安全性

滚筒式：由于滚筒式设备较为复杂，同时需要配套的液压系统和绞车配合使用，对操作要求较高，此外设备检查手段也比较复杂，因此设备安全性相对较低。

悬挂式：设备简单，方便检查。设备安全性相对较高。

2.2 外部因素

（1）配套外输软管性能

滚筒式：滚筒式端口的外输系统中，外输软管需要盘绕在滚筒上，因此它所配套使用的外输软管一般为额定弯曲半径较小、弯曲强度较高的双层软管。双层软管在溢油预警和保护、保温方面有着一定的优势。另外，滚筒和软管之间需要配套使用快速释放阀（Quick Release Coupling）以确保整套系统的安全性。但由于外输软管长时间在滚筒上受到挤压，常常会发生外观变形的情况，甚至有可能会引起脱胶进而影响软管漂浮性能。

悬挂式：对外输软管的性能要求相对较低，通常采用弯曲半径相对较大、弯曲强度相对较低、制造工艺更为成熟的单层软管。无论外输与否，外输软管始终都漂浮在海面上。此外，单层软管在使用中需要配套使用破断阀（Breakaway Coupling），以防止潜在的溢油风险。悬挂式的优点在于软管不需要频繁地收放，不会受到类似于滚筒式的挤压。但悬挂式端口通常所使用的单层软管在溢油预警和保护、保温方面不如双层软管。

（2）使用环境

滚筒式：根据滚筒式端口的外输系统和滚筒配套使用的双层软管的特性，可以知道滚筒式的优点在于可以有效地避免台风天气、恶劣海况以及过往船只对软管造成的影响。滚筒式端口外输系统一般常见于渤海海域和南海西部的FPSO。

悬挂式：悬挂式端口的外输系统常见于中国南方的外海油田，比如南海东部海域。由于海上油田所在的海域开阔，海温合适，过往船只较少，除了台风的影响以外，软管使用环境相对较好。面临台风天气时，整组软管需要从海上解脱拉回锚地避台，待到台风过后，又需将软管拉回油田。

2.3 差异性分析（右图）

3.0 结论

作为目前较为主流且技术成熟度高的滚筒式外输端口和悬挂式外输端口，它们在其内外部特性上各有优缺点。因此对于艉部外输系统而言，如何为FPSO选择一个合适的外输端口，主要取决于设计期间的侧重性，而不能片面地否定或肯定某种外输端口存在的价值。