FPSO设计
一艘新的FPSO一般由旧油船改装和新建两种方式获得。目前全球运营的187艘FPSO中,由旧油船改装而成的FPSO占了60%,其成本较低,适用于浅海和边际油田开发。随着越来越多深海及超深海油田以及大储量油田的不断发现,旧油船改装的方式难以适应,新建FPSO的数量逐渐增多。FPSO的研制反映一个国家研究、设计及建造能力。我国FPSO研制虽然起步较晚,但经多年努力已进入世界建造FPSO的四强。我国FPSO的设计主要由中国船舶及海洋工程设计研究院承担,建造则多在能力较强的船厂,如上海外高桥造船有限公司、沪东中华造船(集团)有限公司、江南造船(集团)有限责任公司和大连新船重工集团有限公司、山海关船舶重工有限责任公司等。
FPSO设计首先应了解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。当进行FPSO的布置时,就是要全面考虑这些构成之间合理布局与协调。
FPSO的安全性是极其重要的。所以确定FPSO布置基本格局时,要综合考虑作业、安全等要求,并结合FPSO运动性能一起考虑。FPSO的总体布置依据下述原则进行:
1)安全可靠,符合规范要求
(1)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。
(2)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。
(3)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);热站模块与工艺模块之间留有隔离区等。
2)便于操作
(1)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。
(2)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)满足作业及居住需要(https://www.daowen.com)
(1)设置足够的工作、居住、休息和娱乐等生活设施,为操作人员提供安全、舒适的工作、生活和休息环境。
(2)设置足够的柴油舱和淡水舱,保证船具有一定的自持力。
4)满足工艺流程的需要
FPSO的布置应该注意如下问题:
(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锅炉的烟囱高度,又要满足吊直升机的要求,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艉部的原油外输系统)可以考虑专用吊机。
(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。火炬塔在船首的布置,一定要按照API RP521的相关要求来计算火炬的最大热释放量,然后确定火炬塔的高度。
(4)考虑油气处理量的变化和以后的改造。由于有的油田产量高峰期和末期的差别比较大,有的设备在某些阶段是不使用的,所以在进行总体布置时要考虑这种情况下的左右对称。由于FPSO的投入比较大,一般FPSO不是一直在一个油田生产,所以在进行FPSO的总体布置时,要适当预留以后改造的空间,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,应及时确定优先考虑主甲板面的开口,因为这些开口直接影响结构中剖面模数的计算。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。主甲板面的开口主要指的是深井泵的开口和储油舱口。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500毫米高的空间。要保证一根100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艏倾或艉倾的影响。