FPSO关键系统和特点浅析

吴兵样　陈固军　吴康

摘 要：FPSO为英文Float Production Storage and Offloading简称，中文即：水上浮体式生产储油邮轮。FPSO是海洋石油天然期工业使用的浮式生产储油卸油装置，其原理是将海洋平台开采的海底原油进行油气水分离出来，再由穿梭油轮或者海底管道运走，是当今船舶与海洋工程行业中极受青睐的、高技术含量、高附加值的产品。文章将分析FPSO当前四个主要关键系统，并结合海油系统内服役的主要FPSO，分析FPSO的特点。

关键词：FPSO；四个主要关键系统；特点

中图分类号：TE952 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）12-0179-02

世界第一艘FPSO由皇家荷兰壳牌石油公司于1976年将一艘59 000 t旧油轮改装而成，并于1977年将其应用于西班牙近海卡斯利翁油田，从此拉开了FPSO正式参与海洋油气开发的序幕。

中国第一艘FPSO“渤海友谊”号是由708研究所设计，由上海沪东中华造船（集团）有限公司于1989年7月建成并交付给中海油。

列出来海油系统目前服役的FPSO，基本覆盖了中国海域作业的FPSO，见表1。

1 关键的系统

1.1 船体与生产设施模块

FPSO一般可分为两部分：船体和生产设施模块，是FPSO主要关键系统之一。

①船体指包括主甲板、主甲板下的船舶结构、船舶主机、船舶推进器传统船舶必须有的要素等，一般与油气水的生产处理无直接关系。

②生产设施模块包括油气水处理和生产辅助设施等，通常在主甲板以上3～4 m处生产甲板上以模块化设施存在。典型FPSO甲板布置，如图1所示。

1.2 模块系统与主甲板连接支撑结构

FPSO的主甲板与模块系统之间的连接支撑结构，通常称作支架结构，当前主流的模块支架结构为壁式支架，即，模块与主甲板之间相对独立，未与船体整体连成一部分，考虑到船舶发生总纵弯曲，故支架采用一端与船体主甲板固定，另一端使用活动连接的理念，使得船舶产生总纵弯曲时，模块可沿船梁纵向滑动。流花11-1服役的“胜利号”即采用该支架连接形式，如图2所示。

1.3 油气生产处理系统

油气生产处理系统也是FPSO的主要系统之一，由计量系统、火炬燃烧系统、污水处理系统与油气水分离系统等组成，FPSO船体相对陆地来说，空间有限，故FPSO上的油气生产系统设计上要求合理紧凑，既要保证整个系统有序、安全工作，又要保留足够的保养维护空间，这是当前FPSO船舶油气生产系统设计的主要思路。

1.4 卸油系统

卸油系统为FPSO的另外一个主要系统。按照海上卸油方式的不同，可分为三种。

1.4.1 钢缆拉紧式

FPSO与经艏部改造的专用穿梭邮轮以艏艉方式授油，另一辅助拖轮反向拖拽邮轮，使钢缆拉紧，保持FPSO和邮轮之间的距离，避免碰撞，同时用油管卸油。渤中34-2/4服役的“常青号”即曾采用该系统。

1.4.2 单锚固定腿式

在海床上锚固一个传输结构，使流体通过该结构，从FPSO传输到邮轮，这种结构能有效地避免碰撞，提高安全性。

1.4.3 悬链锚固式

该结构是一个浮筒式结构，下部有一个对地静止部分用锚链固定于海底，上部绕其转动，使流体通过该结构从FPSO传输到邮轮。这种结构也能有效地避免碰撞，惠州油田区服役的“发现号”即采用该系统。

1.5 系泊定位系统

系泊定位系统为FPSO的一个很有特点的系统。按系泊形式的不同，可以分为单点系泊、多点系泊两种，是通过吸力锚或导管架提供足够的系泊力的。

例如南海流花11-1油田区服役的“胜利号”FPSO，其浮式储油、卸油装置用吸力锚提供系泊力，采用10条114 mm的锚链系泊在一个沉没式浮筒上，再通过浮筒与船体连接，即为单点系泊；同一油田去的半潜式生产平台则采用深水吸力锚与11条127 mm的锚链提供系泊力，此即为多点系泊。

2 FPSO的特点浅析

从上文阐述的FPSO的主要系统中可以看出，由于FPSO与传统油轮在服务环境、服役期限等的差异，故其和传统的船舶在结构、功能上也存在一定差异，有其自己的特点：

①运移性好，机动性强，在深水海域里有较强的抗风浪能力。

②FPSO既可与自升式钻井生产平台组合，又能与导管架生产平台组合，也可以用于深水采油，与穿梭油轮、海底采油系统（即，海底注水井、海底采油树、海底管汇等）合并组合构成海上的浮式生产平台，很受海洋石油行业的青睐。

③FPSO一般具有很大的船舶主尺度尺寸（即，船长、船宽、型深、吃水，方型系数等尺寸），是海洋船舶家族中的“大个子”，故其具有很大的原油储存能力和大产量的油水气处理分离能力，是典型的高产能、高附加值的船舶。

④FPSO的油气水处理系统相对陆地上的类似系统，总体布局更加紧凑、安全规格更加严格，既要满足生产、安全需求，又要留足相应维修空间，故有较高集成化化配置完备的自动化控制系统。

⑤FPSO长期工作于固定的海域，所以FPSO一般为减少波浪阻力而设计的球鼻艏，型线比较简单。

⑥FPSO要求使用寿命比传统船舶长，业主通常要求40年左右，故要求船体结构有较强的抗疲劳能力，结构局部部位需要做特殊加强处理。

⑦当今世界一些顶级FPSO抗风暴能力均是按百年一遇的标准设计的，即使大风暴来临，仍可以通过系泊设备停在原处，无需躲避，从未来发展趋势来看，相对其他一般邮轮，FPSO更适用于远离海岸的深水油田的开发。

3 结 语

同步于国内石油和天然气行业的蓬勃发展，中国海工人通过最近二十多年的努力，已经全面系统地解决了FPSO上一些关键系统的关键技术，并在风浪的考验中得到了验证，跟上了世界FPSO发展的步伐。但随着当今全球浮式钻采平台的不断增长，未来对FPSO的技术势必提出一些新的挑战，中国当代海工人还需要继续努力，学习国内外先进技术，迎头跟进，保持不断学习、发展的工作作风。

参考文献：

[1] 袁中立，李春，FPSO的现状与关键技术[J].石油工程建设，2005，（6）.

[2] 顾安忠.液化天然气技术手册[M].北京：机械工业出版社，2010.