玻璃纸包装海上巨⽆霸-FPSO项⽬整体介绍
⼀、FPSO概述
FPSO是英⽂Floating Production Storage and Offloading的缩写，中⽂译为浮式⽣产、储油、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，是⽬前海洋⼯程船舶中的⾼技术产品。近年来FPSO船市场⼗分兴旺，世界各⼤船⼚都纷纷加⼊到FPSO建造⼤军中，竞争⼗分激烈。我国也是这⼀建造⼤军中的⼀员，并在FPSO建造⽅⾯取得了突破性进展。 1. FPSO简介
FPSO外形类似油船，但其复杂程度要远远⾼于油船，涉及的复杂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、注⽔处理系统和直升机起降系统等，这类系统在运动型船中很少遇到。其他的惰性⽓体发⽣系统、消防救⽣系统、监控系统、发电系统等都要⾼于运输型船舶的建造要求。
2. 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）的能⼒、在深⽔域
中较⼤的抗风浪能⼒、⼤产量的油⽓⽔⽣产处理能⼒和⼤的原油储存能⼒。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、油⽓处理和储油、卸油系统，但更主要的是⽤于深⽔采油，与海底采油系统（包括海底采油树、海底注⽔井、海底管汇等）和穿梭油轮组合成为完整的深⽔采油、油⽓处理、原油储存和卸油系统（如下图）。浮式⽣产设施的应⽤已很普遍，在全世界已有100多艘FPSO正在操作运⾏，甚⾄有取代固定式平台的趋势。
FPSO是把⽣产分离设备、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和卸油功能的油轮上，油⽓通过海底管道输到单点后，经单点上的油⽓通道通过软管输到油轮（FPSO）上， FPSO上的油⽓处理设施将油、⽓、⽔进⾏分离处理，分离出的合格原油储存在FPSO上的油舱内，计量标定后由穿梭油轮运⾛。
3. FPSO功能
（1）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能⼒。
（2）是⼀座储油轮，⽬前世界上正在服役的FPSO，其储油能⼒已达35万吨。
（3）适应能⼒强，可在20-1000m ⽔深范围内⼯作。
（4）可省去外输海底管道，⽤穿梭油轮将商品油运往外地。
（5）设计重现期⾼（100年），抗风浪能⼒强，可长期系泊、连续⼯作。磁石电话机
（6）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、风险⼩等特点，特别适⽤于远离海岸的中、深海及边际油⽥的开发。有⼈将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耀眼的“明星”。
4. FPSO种类
从总体结构上看， 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：
（1）转塔式：在船艏部位设STP内转塔筒体结构，在锥型筒体结构与船体之间，设置若⼲加强板。 STP内转塔⾼度⼀般与船的型深相同，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“南海发现”号、“南海开拓”号就属于内转塔式浮式⽣产系统。 （2）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⽀架组成。由于刚臂连接处为铰接，可绕着导管架上的将军柱随风浪、潮流转动，随涌浪在⼀定范围内升降、摇摆，所以称之为软刚臂式单点系泊。如渤中28-1、渤中34-2、绥中36-1 等就属于软刚臂式浮式
⽣产系统
（3）硬刚臂式：硬刚臂与软刚臂有许多相似之处，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。
5. 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，若采⽤油船改装成FPSO，优势更为显著。⽽且⽬前很容易到船龄不⾼，⼯况适宜的⼤型油船。
甲板⾯积宽阔，承重能⼒与抗风浪环境能⼒强，便于⽣产设备布置。 储油能⼒⼤，船上原油可定期、安全、快速地通过卸油装置卸⼊穿梭油船中运输到岸上，穿梭油船不仅可与FPSO串联，也可傍靠FPSO系泊。最新FPSO还具备了海上天然⽓分离压缩罐装能⼒。
应⽤灵活，移动⽅便，其海上⾃航能⼒是其他海洋平台系统所不具备的，因此，FPSO可根据作业需要和实际情况迅速转换⼯作海域和回⼚检修。
⼆、国内外FPSO的发展及研发现状
FPSO海⼯结构⾄今不过30多年的历史。1976年壳牌⽯油公司⽤⼀艘59000t的旧油轮改装成了世界上第⼀艘FPSO，1977年应⽤在地中海卡斯特利翁油⽥(西班⽛近海)。由于FPSO具有储油多、投资省、可转移等优点，所以得到迅速发展。
据资料统计，截⽌到2003年8⽉，全世界投⼊运⾏和在建的FPSO为119艘(根据Penn Well公司调查，FPSO的数量为137艘)，其中旧船改造65艘，占54.6%；新建54艘，占45.4%，截⽌到2003年9⽉，全世界正在建造的FPSO有11艘，其中韩国现代重⼯为Exxon Mobil 公司建造的FPSO 排⽔量达到了3618 万吨，⾄2009年，全世界投⼊运⾏FPSO有149艘。
⽬前FPSO 的⼯作⽔深主要在100～500 m，但随着采油⼯作⽔深的增加，⼤于500 m⼯作⽔深的FPSO将逐年增加。由Roar Ramde和挪威海事技术公司联合设计、韩国现代重⼯施⼯建造的Ramform Banff 号FPSO ⼯作⽔深达1,524 m(5 000英尺)，属英国所有，由Conoco公司作为操作者计划⽤于北海的Banff/Kyle 深⽔油⽥，其抗风浪能⼒为百年⼀遇，浪⾼可达16.76 m (55英尺) 。
另⼀艘英国所有、⼯作⽔深达2,000 m(6 560英尺) 、堪称⽬前世界顶级采油⽔深的浮(船)式⽣产储油卸油船，由Harland&Wolff 负责全部设计和建造，由巴西国家⽯油公司承担操作，⽤于深海海底完井系统组合的采油。这些FPSO 的适应风暴能⼒⼤都为50a 或100a ⼀遇，有相当数量属于⾮解脱型，即
在⼤风暴来临时，仍然锚泊在采油原位⽽⽆需将船⽤液压连接或脱卸机构快速解脱⽽避风浪。
⽬前在⽤的FPSO 的原油储存能⼒在10 ×104～20 ×104 m3 的占了⼤多数，最⼤原油储存能⼒达到31.8 ×104 m3 ，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 、巴油32 、巴油33 、巴油35 、巴油37 和FPSO Ⅶ、“N”kossa N KP号等FPSO ，其长度达到344.2 m(1 130英尺) ，宽度达到54.3 m (178 英尺) ，型深达到28.3 m (93英尺)，最⼤吃⽔深度达到22 m ;⽇处理能⼒在5,000～10,000 m3 的占了近1/ 2 ，最⼤⽇处理能⼒已超过30,000 m3 ，其中，由新加坡远东利⽂斯顿船⼚(简称FEL S) 建造、挪威国家⽯油公司所有并操作使⽤的Norne 号FPSO ⽇处理能⼒达到3.5×104 m3(220 000 bbl) ，⽣产⽔处理能⼒也较⼤，为19,900m3 / d ，注⽔能⼒⾼达40,000 m3 / d。
该船设计使⽤寿命为25年，可以做到20年不靠岸，它具有抗强台风的能⼒，强台风袭来时，即使130名船员全部撤离，整个FPSO仍可保证⾃动采油、加⼯、储存和发电。
“海洋⽯油-113 号”从设计启动到投产，⽬标⼯期为22 个⽉。设计、施⼯由上海外⾼桥造船有限公司、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研究所共同完成，上海船检局监造，设计⼯时累计达30万⼩时，项⽬总投资超过17亿元⼈民币。
三、FPSO的组成结构及主体设计
1. FPSO的系统构成
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汇集到中⼼管汇中，然后由两条177.8mm(7in)的海底⽣产管道输送到储油轮上。设计中未考虑修井功能，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400kW 的马达带动，增压泵的电缆有3种不同的功能（供电、信号传输、补压），电缆（10000v，246A）可以进⾏湿式接头作业。
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22-1井⼝底盘，由挪威KOS海洋⼯程公司与FMC井⼝设备制造公司共同研制，中⼼模块重300kN。中⼼模块和中⼼管汇在海上安装共⽤了331h。如图所⽰： （2）船体系统
FPSO外形类似油轮，但复杂程度远⾼于油轮。
其⼀，船体在风、浪、流、潮作⽤下，能够长期被约束在⼀定范围内，所受的外载荷⽐普通油轮复杂得多，结构局部强度要做特殊设计。
其⼆，作为载体，其上⾯包容着动⼒模块、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。在设计时除了要达到《船舶建造⼊级规范》、《移动式海上平台⼊级建造规范》、《浮式⽣产系统⼊级建造规范》等通⽤性规范外，还要顾及到国际海事组织（IMO）的MARPOL和SOLAS 公约等⼀些⾏业技术标准（共38 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，进⾏不间断⽣产，因此设计风险等级⾼（100年⼀遇的重现期），防腐等耐久性措施要求严，⼀般能做到20年或更长时间不进坞维修。
（3）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提供⾜够的系泊⼒。按系泊⽅式分为单点系泊和多点系泊。
单点系泊是指锚泊系统与船体只有⼀个接触点，多点系泊是指锚泊系统与船体有多个接触点。如南海流花11-1油⽥的FPSO ，该海域⽔深310m，由半潜式⽣产平台和浮式储油、卸油两套装置组成。其中，
半潜式⽣产平台采⽤了11条127mm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提供锚固⼒，其特别之处是采⽤了10条114mm 的锚链系泊在⼀个沉没式浮筒上，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” FPSO的旋转头有2 条直径203.2mm 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、电刷接头、液压控制接头和电信号接头，根据其尺⼨⼤⼩依次从上到下分层布置，通过可解脱接头实现管道与船体的连接。这种可解脱接头技术含量⾼，⽬前尚未国产化，⼀直被国外公司所垄断。
（4）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相同，包括油、⽓、⽔分离系统、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凑，安全规定更加严格；⼯艺流程在确保顺畅的同时，重要模块的布局要顺应船体运动要求并留⾜维修空间；具有⽐陆上集成化更⾼、配置更完备的⾃动化控制系统。
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上采⽤了电脱盐/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 ×104 m3。
（5）储油与外输系统
储油和外输是FPSO的另⼀重要功能。设计储油能⼒⼀般依据油⽥产油量、不良天⽓周期、⽔深条件等因素确定，以使储油和外输相协调，达到最佳经济指标。在外输形式上分为漂浮式软管外输、卷筒式外输、滑道式外输等，如图所⽰：
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，在机械强度、耐腐蚀、抗疲劳能⼒、密封性能等⽅⾯技术要求⾼，这⼀关键设备也被少数外国公司所垄断。如BZ-34 油⽥的旋转接头，由固定部分的内环和旋转部分的外环组成。在内环和外环之间，有直径152.4mm 的环形槽，即输送液体的通道。在全天候⼯作状态下，主轴承的轴向位移不得超过0.8mm。旋转接头上设有4道密封，即环形槽上下两端各有2 道密封。每道密封之间设有检漏孔，当检漏孔发现1 道密封漏油时，可通过检漏孔将第1道密封堵死，第2道密封开始起作⽤。
（6）⽣活系统
FPSO的⽣活楼⽆论怎样布置，都是处于危险油⽓之间。所以，⽣活楼布置在船艏或船艉，各有利弊。但特别要注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险油⽓上风向，但处于⾸部输油管危险油⽓的下风向。
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油⽓上风向，但处于艏部输油管和⽣产⼯艺流程模块危险油⽓的下风向。⽣活楼布置在船艉，还需注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。
2. FPSO的布置
usb转音频FPSO设计与犹如油船⼀样，⾸先应了解FPSO有哪些部分构成，确定基本的布置格局。FPSO的构成基本前⾯已经简单叙述，包括船体系统、系泊系统、⽣产⼯艺流程模块、⽣活系统等部分。FPSO⽐油船多了⽕炬塔、⽣产⼯艺流程模块以及直升机平台等部分。FPSO布置时，就是要全⾯考虑这些构成之间合理布局与协调。
⼈们将FPSO⽐喻为⼀枚“定时”，说明FPSO安全性是绝对的重要。所以确定FPSO布置基本格局时，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。
2.1 FPSO的总体布置应依据下述原则进⾏：
（1）安全可靠，符合规范要求
a．压载⽔舱的宽度要满⾜FPSO最⼩的吃⽔要求。⼀般的FPSO可以设计成单底结构，但是对于浅吃⽔型FPSO，为满⾜国际防污染公约，船体应该为双底双壳。设置双底的主要优点是：有利于储油舱保温，有利于保护船底免受破坏，平直的内底便于洗舱，并且便于从双底的夹层对构件进⾏检查。
b．满⾜国际防污染公约和破舱稳性的要求，对原油储藏舱与边压载舱的长度、宽度和数量要进⾏优化。
c．满⾜相关规范对防⽕、防爆、安全区域划分和安全逃⽣⽅⾯的要求。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。
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（2）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、检测和维修保养。
b．油⽓处理流程的控制、原油外输的计量与控制、液舱的液位遥测、⽕灾探测、报警、消防与应急关断控制等均集中在中控室内，便于操作和集中控制。
（3）满⾜实际需要
a．设置⾜够的⼯作、居住、休息和娱乐等⽣活设施，为采油⼯⼈提供安全、舒适的⼯作、⽣活和休息环境。
垂直母排
b．设置⾜够的柴油舱和淡⽔舱，保证本船具有⼀定的⾃持⼒。
（4）满⾜实际⼯艺流程的需要。
2.2 FPSO的布置应该注意的问题
(1) 吊机的布置
吊机⼀般布置在主甲板的左右舷。原则上要覆盖从⽣活楼/飞机甲板到所有上部模块的区域。吊机的⾼度不但要考虑发电机和炉⼦的烟筒⾼度，⼜要满⾜吊直升飞机的要求，还要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。
（2）逃⽣通道的布置
总体布置⾸先要保证⼈员的最⼤安全。⽣活楼靠近⼯艺模块的⼀侧墙壁要求达到H120的要求。在主甲板和⼯艺甲板的左右两侧要分别布置有⼀条通往⽣活楼的主逃⽣通道。并且每个⼯艺模块的左右两侧要有通往主甲板的斜梯。
（3）⽕炬塔⾼度的确定
尤其是⽕炬塔位于船⾸的布置⽅式。⼀定要按照API RP521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。
（4）考虑油⽓处理量的变化和将来的改造。
由于有的油⽥产量⾼峰期和末期的差别⽐较⼤，所以有的设备在某个特定阶段是不使⽤的，所以在进⾏总体布置时要考虑这种情况下的左右对称。还有，由于FPSO的投⼊⽐较⼤，⼀般⼀艘FPSO不是⼀直在⼀个油⽥⽣产，所以在进⾏FPSO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。
（5）主甲板⾯的布置
FPSO的⼤体分舱确定后，需及时确定优先考虑主甲板⾯的系列开⼝。因为这些开⼝直接影响到结构中剖⾯模数的计算。因为⼀旦开⼝断掉⼀根纵⾻，该纵⾻就不会参与总纵强度的计算，计算中剖⾯模数也要相应减少。主要指的是深井泵的开⼝和储油舱舱⼝。主甲板的深井泵开⼝与⼯艺甲板的相应深井泵检修⼝要对应。
（6）⼯艺甲板开式排放管线的布置
主甲板到⼯艺甲板的垂直间距⼀般为3~4⽶，结构本⾝要占去⼤约500mm的空间。所以要保证⼀根10
0多⽶的开式排放管线的100：1的坡度是⾮常困难的。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。
2.3 FPSO主体设计
山药去皮机(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：
(2)载荷组合与规范
船体结构是FPSO的载体，是传递模块重⼒、承受浮⼒的焊接钢结构。根据BV Class. Rules for the Classification of Offshore Units. April 1998 建议，要考虑以下荷载⼯况：静⽔⼯况、⽣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。
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