FPSO结构组成及发展趋势

FPSO结构组成及发展趋势 2010 11 19 1 FPSO结构组成及发展趋势 2010 11 19 2 FPSO结构组成及发展趋势 全海开发模式 一概述1 1定义FPSO是在海洋石油天然气工业中使用的浮式生产储油卸油装置 其原理是将临近采油平台或模块开采的海底原油进行油气水处理后注入货舱临时储存 再由穿梭油轮或管道运走 FPSO作为一种海上生产设施 通常为船型 集海上油气处理 储存 外输 生活和动力于一体 长期系泊于固定海域 2010 11 19 3 FPSO结构组成及发展趋势 一概述1 2已投产的浮式生产系统数量对比 FPSO144艘张力腿平台22个半潜式生产平台42个生产驳船6艘生产SPAR16个 可见FPSO占据了很大的市场份额 当前的生产和存储系统订单48套 其中FPSO船37套 9条新建 28条改建 2010 11 19 4 FPSO结构组成及发展趋势 优点 经济性 较低的船体和改造费用可以提供最经济的开发方案移动性 从建造场地转到作业区域 很容易从一个油田重新部署到另一个油田 对水深不敏感 适用水深30米 3000米储存能力 允许通过穿梭油轮输出 可以不依赖于管道宽阔的甲板面积和装载能力 缺点 需要额外的船用设备和人员 使操作费用相对较高 缺少钻井能力 带钻井的转塔锚固解决方案虽然在概念的是可行的 但还没有实际运用 转塔系统会对立管的尺寸和数量形成约束 主要是在经济指标上 需要用到水下采油树和柔性立管 相对比较贵 2010 11 19 FPSO结构组成及发展趋势 5 一概述1 3FPSO的优缺点对比 一概述1 4主要组成部分 FPSO由以下部分组成 1 生活模块 中控室和直升机甲板 2 工艺和公用工程模块 比如 分离机组 气体压缩 发电机模块 3 船体和船舶系统 4 转塔和流体传输控制旋转接头 5 系泊和立管系统 2010 11 19 6 FPSO结构组成及发展趋势 一概述1 5FPSO的主要参数范围 储存能力 产能 船体重量 适应水深 上部模块 立管数量 气温 浪高 200 000 2 000 000桶30 000 250 000桶 天100 000 350 000总吨30 2000米2 000 33 000吨1 75 个 20 C 30 C平静水面 30米浪高 100年重现期 2010 11 19 7 FPSO结构组成及发展趋势 2010 11 19 8 FPSO结构组成及发展趋势 船体与组块船体上部组块 2010 11 19 9 FPSO结构组成及发展趋势 船体2 1船体结构选择 根据设计需要的存储能力和上部模块的重量 工作海域的海况要求和不同国家的规定 以及国际法律法规的要求 如IMO 来粗略估计船体的大小和船体形式 原油压载水 双壁船体 双壳船体 单壳船体 船体2 1船体结构选择 船型比较 2010 11 19 10 FPSO结构组成及发展趋势 船体2 2船体设计注意问题细长的船尾可以降低潜在的碰撞和碰撞损坏 允许穿梭油轮在糟糕的环境下操作 只有用于卸油操作的设备允许安装在船尾区域 这些区域可能受到潜在的碰撞 船尾的汽轮机尾气对穿梭油轮上的员工和气体传感器产生问题 2010 11 19 11 FPSO结构组成及发展趋势 新建 设计适应性较大范围的构造选择可进行材料的选择完全符合需要一体化的强化结构海上系统的优化预计划的界面系统方便检查和维护长的设计建造周期相对高的费用 改建 固定的船体结构某些方面的不确定性开始点结构和系统的升级需要符合性需要范围定义风险较高短的采购周期低的花费钢材的质量等级 2010 11 19 FPSO结构组成及发展趋势 12 船体2 3船体新建与改建的对比 2010 11 19 13 FPSO结构组成及发展趋势 船体与组块船体上部组块 上部组块FPSO甲板上的原油处理设施通常称为上部模块 FPSO上的处理设备和其它的生产平台类似 通常以模块形式建造 FPSO生产设备包括 水分离 气体处理 原油加工 水回注和气体压缩 2010 11 19 14 FPSO结构组成及发展趋势 上部组块3 1典型的上部模块流程图 2010 11 19 15 FPSO结构组成及发展趋势 上部组块3 2设计关键因素与上部模块布置 甲板可用空间 整体安全布置考虑 上部模块建造策略 操作考虑 2010 11 19 16 FPSO结构组成及发展趋势 上部组块3 3主要进度 前期工程设计6 9个月 转塔订货至交货时间10 16个月 船体建造或改建10 20个月上部模块 PAU建造10 24个月全部范围10 24个月上部模块组装6 18个月移至海上安装位置1 2个月海上试运转1 2个月全部范围8 22个月 从详细设计开始到稳定生产一共18 46个月 2010 11 19 17 FPSO结构组成及发展趋势 2010 11 19 18 FPSO结构组成及发展趋势 配套系统转塔和旋转接头系泊系统立管系统卸油系统FPSO的发展 转塔和旋转接头转塔和旋转接头是FPSO的关键组成部分之一 它必须能让FPSO绕其进行n 360度的旋转 以增加FPSO的适应性 使其能适应除台风等终极环境外的各种海况条件 2010 11 19 19 FPSO结构组成及发展趋势 转塔和旋转接头4 1转塔分类内转塔外转塔可分离浸没式转塔可分离立管转塔 2010 11 19 20 FPSO结构组成及发展趋势 转塔和旋转接头内转塔系统 转塔布置在船体 内部 艏部 艉部 中部均可 如果布置在中部 一般都配备辅助螺旋桨来调整方向 内转塔可以更好的适应恶劣的环境 容纳的立管数量更多 最大为75个 2010 11 19 21 FPSO结构组成及发展趋势 主滚动轴承转塔 立管 底部径向轴承锚固底座锚链 转塔和旋转接头外转塔系统 在船艏部突出一部分作为承载结构 适用于中等海况 最大浪高 10m 最大可容纳大约20个左右的立管 相对内转塔系统来说 成本低一些 2010 11 19 22 FPSO结构组成及发展趋势 转塔和旋转接头可分离浸没式转塔 该转塔可以做到高效分离或者连接作业 可躲避台风等恶劣环境 一般可在6 12小时内完成连接 继续生产 2010 11 19 23 FPSO结构组成及发展趋势 转塔和旋转接头可分离立管式转塔该系统中属于外转塔的一种 立管束端可与转塔端分离 使FPSO避开恶劣施工条件 2010 11 19 24 FPSO结构组成及发展趋势 转塔和旋转接头4 2旋转接头旋转接头是实现流体或者电信号 电流在FPSO和立管 脐带管之间输送的一个关键部分 2010 11 19 25 FPSO结构组成及发展趋势 转动部分 相对于船体静止 2010 11 19 26 FPSO结构组成及发展趋势 转塔和旋转接头主要结构旋转接头静止部分 相对地面静止 有蜘蛛板连接系泊系统 绕静止部分转动 轴承 上下两个分别承载径向力和轴向力旋转接头 使流体从立管部分输送到油轮上的部分 轴承静止部分 转动部分 转塔和旋转接头工作原理 与系泊系统相连接的部分相当于定子 旋转部分相当于转子 转子和定子紧密配合 密封 旋转 使流体得以输送 2010 11 19 27 FPSO结构组成及发展趋势 转塔和旋转接头典型的转塔 我们可以通过图片看看转塔到底有多高 2010 11 19 28 FPSO结构组成及发展趋势 2010 11 19 29 FPSO结构组成及发展趋势 配套系统转塔和旋转接头系泊系统立管系统卸油系统FPSO的发展 系泊系统5 1转塔系泊系统 在转塔的底部设有对地静止的锚固连接板 FPSO绕转塔转动 多用于恶劣环境下的固定方式 2010 11 19 30 FPSO结构组成及发展趋势 系泊系统5 2多点系泊系统 从四个方向将FPSO固定在水面 不做转动 一般用于环境荷载较小的域 Hs 6m 2010 11 19 31 FPSO结构组成及发展趋势 系泊系统5 3海床固定方式 吸力锚将锚筒用大吸力泵吸入海床 将锚链固定在海底 配合ROV监控锚链的方向 有效减少吸力锚收到外部载荷的力矩 使其所受载荷达到最小 2010 11 19 32 FPSO结构组成及发展趋势 2010 11 19 33 FPSO结构组成及发展趋势 系泊系统5 3海床固定方式 固定锚如同导管架施工中打水下桩一样 将锚链连接到桩管上 用液压锤将桩打进泥里 固定锚链 固定桩在打桩时 桩会转动 这样很难控制锚链的方向 一旦超出正负2度的误差范围 会使桩受到的力矩增大 影响系泊系统的质量 2010 11 19 34 FPSO结构组成及发展趋势 系泊系统5 3海床固定方式 拉力锚像普通船用锚那样 用布锚船布置到设定位置 一般用12 16个锚固定FPSO系统 系泊系统5 4Hi load锚固系统该系统本身是一种浮式结构 将该结构用锚链缆绳复合机构固定于海床上 并利用其自身的摩擦吸附系统 附着于油轮船体之上 可帮助油轮定位 这样可以很大程度上节省油轮定位时间 提高工作效率 流体从FPSO经由Hi load的油管输送到油轮上 2010 11 19 35 FPSO结构组成及发展趋势 2010 11 19 36 FPSO结构组成及发展趋势 配套系统转塔和旋转接头系泊系统立管系统卸油系统FPSO的发展 立管系统6 1转塔立管系统转塔立管结构的FPSO 通常用柔性立管 尤其是可分离的转塔 因为转塔分离后 其浮筒和系泊组块需要下沉到水下30米处 以确保海流对其影响最小化 这就要求立管有局部较大的弯曲能力 柔性立管恰好能满足这一要求 而且柔性立管想对刚性立管有更多的布置方式 来减小外部载荷的影响 2010 11 19 37 FPSO结构组成及发展趋势 立管系统6 2多点系泊立管系统刚性立管用于多点系泊的FPSO 立管从左右两侧靠舷侧上到甲板 实现流体输送 刚性立管的好处是成本低 布置简单 适应水深较深 2010 11 19 38 FPSO结构组成及发展趋势 2010 11 19 39 FPSO结构组成及发展趋势 管束 管束连接脐带管架 浮筒 立管系统6 3混合立管系统混合立管是刚性立管和柔性立管的混合体 先由海底经刚性立管 使流体上升到海面以下70米左右 刚性立管顶部是刚性浮筒 提供保持立管竖直的浮力 然后经柔性立管将流体输送的FPSO 无论是转塔结构 还是多点系泊方式 都可以使用混合立管系统 柔性动态立管 2010 11 19 40 FPSO结构组成及发展趋势 配套系统转塔和旋转接头系泊系统立管系统卸油系统FPSO的发展 卸油系统7 1拉紧式钢缆系统经艏部改造的专用穿梭油轮与FPSO以艏艉方式授油时 有辅助拖轮反方向拖拽油轮 使钢缆张紧 保持油轮与FPSO的距离 避免相撞 同时用油管卸油 2010 11 19 41 FPSO结构组成及发展趋势 卸油系统7 2Hi loadDP系统该系统与之前提过的Hi load同属一个家族的产品 但是DP是动力定位系统 不需要设置系泊系统 取而代之的是3个螺旋桨的定位系统 与系泊系统的Hi load相比 DP更容易操作 更好的适应复杂海况 2010 11 19 42 FPSO结构组成及发展趋势 卸油系统7 3其他新颖的卸油方式单锚固定腿 SAL 在海床上锚固一个转输结构 使流体通过该结构 从FPSO输送到油轮上 这种SAL结构能够有效的避免油轮与FPSO相撞 提高安全性 2010 11 19 43 FPSO结构组成及发展趋势 卸油系统7 3其他新颖的卸油方式悬链式锚固系泊系统 CALMBUOY 该结构是一个浮筒式结构 有些类似于转塔 有一个对地静止部分用锚链固定于海底 上部可以绕其转动 通过这个结构将流体从FPSO输送到油轮上 该系统也能有效避免FPSO与油轮发生碰撞