FPSO艉部滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口的差異性淺析

劉 康

（中海油能源發(fā)展采油服務公司綜合服務公司，天津塘沽，郵編：300452）

1.0 前言

FPSO（Floating Production Storage and Offloading）是海洋原油開采作業(yè)的重要裝置，被稱為"海上石油工廠"。它集生產(chǎn)處理、儲存外輸及生活、動力供應于一體。而FPSO的艉部外輸系統(tǒng)則是FPSO海上原油外輸作業(yè)的主要設備集成，它主要包括貨油泵、外輸總管、氮氣吹掃管系、洗艙管線、惰氣管線支管、外輸計量裝置、艉部外輸端口、外輸軟管等。該系統(tǒng)對于FPSO海上原油外輸作業(yè)起著關鍵性作用。

按照使用特點分類，目前中國海域內FPSO的艉部外輸系統(tǒng)中的外輸端口主要采用滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口兩種，而與之匹配使用的外輸軟管也分為兩種，一種為額定彎曲半徑較小、彎曲強度較高的雙層軟管（Double Carcass Hose）,另一種則是額定彎曲半徑相對較大、彎曲強度相對較低的單層軟管（Single Carcass Hose）。兩種端口及軟管圖示如下：

從外觀上，我們可以直觀地看出FPSO的艉部滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口這兩種外輸端口的差別。那么，究竟該如何選擇一個合適的艉部外輸端口呢？

圖1 滾筒端口及雙層軟管

圖2 懸掛端口及單層軟管

2.0 兩種端口的差異分析

在FPSO的ODP階段，設計人員會對其所在服役的油田環(huán)境進行調研和系統(tǒng)分析，并充分考慮其安全性、可操作性、經(jīng)濟性等各項因素之后，最終確認采用何種艉部外輸端口。

同樣，如果需要對滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口進行差異性分析，我們也需要從各個方面進行考量。為方便理解和對比，本文將影響端口選擇的因素分為內部因素和外部因素兩種：

內部因素：指設備本身的特性因素。主要包括設備經(jīng)濟成本、技術成熟度、可操作性、設備安全性等。

外部因素：則指設備本身之外的特性因素。主要包括與設備配套的外輸軟管性能、設備使用環(huán)境等。

總結出上述兩類因素后，我們可以依照各項指標來分析滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口的差異性。

2.1 內部因素

（1）經(jīng)濟成本

滾筒式：對于FPSO而言，滾筒式外輸端口需要額外購買滾筒設備，同時匹配相應的液壓系統(tǒng)和絞車。通常這樣整套的設備總價在150萬美元左右。此外，滾筒式使用的雙層外輸軟管每根價格比單層外輸軟管價格貴1-2萬美元。即：使用滾筒式端口要比使用懸掛式端口的設備成本高出近200萬美元。

懸掛式：不需要額外購買滾筒式的大型設備，單層外輸軟管即可適用。

（2）技術成熟度

滾筒式：技術成熟度高，設備較為復雜。由于外輸作業(yè)時需要收放軟管，因此對滾筒式端口匹配的液壓系統(tǒng)和絞車質量以及相應的作業(yè)操作要求較高。渤海海域和南海西部海域多家作業(yè)者的長期使用證明了滾筒式端口設備的可靠性，但也有某些因為操作原因或設備故障導致的問題出現(xiàn)。

懸掛式：技術成熟度高，且設備簡單。2008年以前投產(chǎn)的南海東部海域FPSO均采取此外輸端口方式，同樣有著長期安全無故障使用的可靠性。

（3）可操作性

滾筒式：設備體積龐大，操作較為復雜，需要配合相應的液壓系統(tǒng)和絞車完成外輸軟管收放作業(yè)，作業(yè)操作要求較高。

懸掛式：無需外輸軟管收放作業(yè)，操作便捷。

（4）設備安全性

滾筒式：由于滾筒式設備較為復雜，同時需要配套的液壓系統(tǒng)和絞車配合使用，對操作要求較高，此外設備檢查手段也比較復雜，因此設備安全性相對較低。

懸掛式：設備簡單，方便檢查。設備安全性相對較高。

2.2 外部因素

（1）配套外輸軟管性能

滾筒式：滾筒式端口的外輸系統(tǒng)中，外輸軟管需要盤繞在滾筒上，因此它所配套使用的外輸軟管一般為額定彎曲半徑較小、彎曲強度較高的雙層軟管。雙層軟管在溢油預警和保護、保溫方面有著一定的優(yōu)勢。另外，滾筒和軟管之間需要配套使用快速釋放閥（Quick Release Coupling）以確保整套系統(tǒng)的安全性。但由于外輸軟管長時間在滾筒上受到擠壓，常常會發(fā)生外觀變形的情況，甚至有可能會引起脫膠進而影響軟管漂浮性能。

懸掛式：對外輸軟管的性能要求相對較低，通常采用彎曲半徑相對較大、彎曲強度相對較低、制造工藝更為成熟的單層軟管。無論外輸與否，外輸軟管始終都漂浮在海面上。此外，單層軟管在使用中需要配套使用破斷閥（Breakaway Coupling），以防止?jié)撛诘囊缬惋L險。懸掛式的優(yōu)點在于軟管不需要頻繁地收放，不會受到類似于滾筒式的擠壓。但懸掛式端口通常所使用的單層軟管在溢油預警和保護、保溫方面不如雙層軟管。

（2）使用環(huán)境

滾筒式：根據(jù)滾筒式端口的外輸系統(tǒng)和滾筒配套使用的雙層軟管的特性，可以知道滾筒式的優(yōu)點在于可以有效地避免臺風天氣、惡劣海況以及過往船只對軟管造成的影響。滾筒式端口外輸系統(tǒng)一般常見于渤海海域和南海西部的FPSO。

懸掛式：懸掛式端口的外輸系統(tǒng)常見于中國南方的外海油田，比如南海東部海域。由于海上油田所在的海域開闊，海溫合適，過往船只較少，除了臺風的影響以外，軟管使用環(huán)境相對較好。面臨臺風天氣時，整組軟管需要從海上解脫拉回錨地避臺，待到臺風過后，又需將軟管拉回油田。

2.3 差異性分析（右圖）

3.0 結論

作為目前較為主流且技術成熟度高的滾筒式外輸端口和懸掛式外輸端口，它們在其內外部特性上各有優(yōu)缺點。因此對于艉部外輸系統(tǒng)而言，如何為FPSO選擇一個合適的外輸端口，主要取決于設計期間的側重性，而不能片面地否定或肯定某種外輸端口存在的價值。