浮式生產(chǎn)儲油輪總體方案設計論述

單玉琴

(中國海洋石油能源發(fā)展股份有限公司油田建設工程公司 天津 300452)

0 引 言

浮式生產(chǎn)儲卸油裝置(FPSO)是集油氣處理、儲油與卸油、生活、發(fā)電等為一體的海上油氣開采裝置。FPSO主要包括3大系統(tǒng)：船舶系統(tǒng)、上部油氣處理設施和單點系泊系統(tǒng)(見圖 1)。本文主要對某項目FPSO總體布置設計中的基本思路加以論述。

1 總體布置方案設計

FPSO的總體布置關(guān)系到設計的總思路，涉及到結(jié)構(gòu)、上部模塊、船體、安全消防、建造方案、建造程序、建造場地的選擇、建造費用、海上安裝以及生產(chǎn)操作等各個環(huán)節(jié)。因此，項目啟動初期一定要反復討論優(yōu)化，整體統(tǒng)一考慮，并確定一個合理可行的總體布置方案。

對 FPSO 的總體布置，要求考慮到安全/環(huán)保/人員健康、流程合理和操作方便等3方面的問題。

1.1 安全/環(huán)保/人員健康

1.1.1 油氣處理設備與公用設備分開布置

油氣處理設備與公用設備要分開布置，分別布置在不同的模塊上，模塊之間的最小間距為3,m(采用A60級防火墻的除外)或 5,m 比較安全。本項目FPSO設計考慮了6,m的間隔，安全系數(shù)比較高。

如果公用設備由于流程的考慮放入油氣設備處理區(qū)內(nèi)，則要考慮防爆要求。

1.1.2 充分利用自然通風，排出烴類氣體

按照DNV規(guī)范DNV-OS-A101,2001要求，設備布置的最基本原則是利用主導風向?qū)煔饧疤烊粴馀派?。對平臺來說，除主導風向外，還有其他方向的風，布置時只能考慮主風向。FPSO具有天然優(yōu)勢。海上 FPSO圍著單點旋轉(zhuǎn)，如同一個大型的“風向標”，在風和流的共同作用下不停旋轉(zhuǎn)，而主風向與流向基本一致(有一定夾角但不大)，因而一般情況下風是從船艏吹向船艉的。要利用 FPSO的天然優(yōu)勢，合理布置FPSO上的設備，充分利用自然風將烴類氣體自然吹散。

本項目FPSO模塊上設備置于敞開的空間，通風較好，而且上部模塊利用固定及滑動支墩支撐在船體主甲板上，模塊甲板與船體主甲板之間有4.4,m的空間，這樣不僅有利于管線布置，也有利于油氣的自然擴散。

1.1.3 火區(qū)劃分

火區(qū)劃分對于面積和空間都有限的平臺來講十分重要。FPSO面積較大，可以考慮危險區(qū)和非危險區(qū)拉開3,m的最小間距。但如果設備布置間距過大，會使模塊面積過大，尤其是油氣處理模塊過大會增加消防水量。本項目 FPSO最大消防水量在上部模塊，當上部模塊發(fā)生火災時，4個工藝模塊2,600,m2全部噴淋，噴淋量為 1,000,m3/h，電量為 510,kW(主機供電)，消耗的消防水量過大。因此，可適當利用 FPSO上空間進行立體布置，減少消防水量。

1.1.4 安全逃生通道

安全逃生通道的布置應遵守以下原則：

①主逃生通道應在模塊的四周布置，盡量避免彎曲，最小寬度為 1.2～1.5,m，最低高度為 2.0,m。本項目 FPSO上部模塊四周的逃生通道不直，不夠通暢。②通向直升機甲板及救生艇集合區(qū)的梯道，要設計允許傷員擔架通過。船體的設計單位習慣于采用船用標準，梯道的設計通常較窄較陡，應按 45,°和 1.5,m寬設計。

1.1.5 FPSO總體布置的綜合考慮

一般情況下，生活樓及公用設備布置在上風向，油氣設備布置在下風向。本項目FPSO的設備布置與上述原則不一致，這是由于本項目的項目特點決定的。由于 FPSO的生活樓在船艉，可能會對安全健康帶來潛在的不利因素。

1.1.5.1 安全問題

①生活樓的下方是泵艙，泵艙是 I類危險區(qū)，泵艙內(nèi)有很多管線、法蘭，可能產(chǎn)生泄露，對生活樓產(chǎn)生安全隱患；②生活樓左舷下方有尾輸裝置，按DNV的 FPSO規(guī)范，尾輸裝置不能布置在生活樓附近；③生活樓在下風向，一旦上風向的油氣處理設備泄露或失火，油氣或煙氣對人員逃生產(chǎn)生不利影響；④直升機甲板在下風向，煙氣會對直升機起降產(chǎn)生影響；⑤穿梭油輪可能碰撞位于船尾的生活樓。

1.1.5.2 健康問題

①煙氣對人體健康的損害是潛在的和長期的；②含油污水的排放點在船的中后部，而造水機使用的海水吸入口在船艉，排放污水中的污油及化學藥劑對淡水有影響。

此外，考慮到安全、人員健康等各種因素，生活樓應布置在船艏。從船艏到船艉依次布置如下設施：直升機甲板、生活樓、小型的生活樓物品用的吊貨甲板、單點、吊貨甲板、公用設備(配電間、主機、鍋爐等)、油氣處理設施、火炬、尾輸設施、機泵艙。

1.1.6 其他安全事項

①對于南海地區(qū)的FPSO來說，要考慮臺風對生產(chǎn)設施及電氣房間的影響。如燈具、管線、就地控制盤、喇叭等戶外設備要考慮陣風的影響；上部模塊電氣房間的門必須防水；管線保溫皮要考慮防腐問題；船艏應有防浪墻等。

②上部模塊風雨密門的設置。由于缺乏南海海域惡劣海況經(jīng)驗，詳細設計承包商COOEC考慮上部模塊房間只使用防火門，經(jīng)后階段整改，上部模塊每個房間都增加了防雨門。在今后設計過程中，上部模塊房間可考慮使用防火的風雨密門。

③防止落物對人員及設備的影響。如本項目FPSO的右舷吊機覆蓋區(qū) MCC頂部有柴油泵、柴油罐等，這都要考慮防落物措施。

④生活樓及公用區(qū)的房間布風器，建議不放在吊頂上，可考慮布置在墻壁的底部。當火災發(fā)生時，僅關(guān)閉出現(xiàn)火源房間的防火風閘，其他房間繼續(xù)供風，煙氣由下向上流動，以有利于人員逃生。

1.2 流程合理

首先，分離器的布置。分離器應盡量沿船的軸線縱向布置。對 FPSO來說，要考慮船體的橫搖對油氣分離器液面的影響，因而對罐體進行沿船縱向布置，以減少船體搖擺時對罐內(nèi)液面的影響。另外，分離器的液位計要放在分離器分離艙室的中間部位，同樣可減少船體搖擺對液面的影響。

其次，高程要有利于液體的重力流動。如開/閉排罐及火炬分液罐應放在低于主工藝設備的位置；本項目FPSO上低壓分離器布置高度較高，原油經(jīng)過低壓分離器的穩(wěn)定后，直接靠重力進原油增壓泵，可充分利用能量。

由于電站模塊和熱站模塊屬于非危險區(qū)，燃油處理橇、燃油循環(huán)泵橇、燃油增壓泵橇、熱介質(zhì)鍋爐原油日用罐及其輸送泵，放在危險區(qū)(本項目 FPSO放在水處理計量模塊)靠近主機與鍋爐的一側(cè)。

1.3 操作方便

設備布置時要考慮物品的吊裝及運輸。本項目FPSO在模塊的中間設置了一條 5,m的設備運送通道，有利于操作及設備運輸。雖然這種思路很好，但在具體設計時，中間的通道做成了框架型式的管廊(pipe rack)，其立柱等結(jié)構(gòu)件影響了通道的凈寬度，浪費了鋼材、勞動力。另外，由于兩模塊中部布置管廊，使模塊邊緣已接近船舷，對船體結(jié)構(gòu)強度不利。

考慮到操作及維修的靈活性和方便性，吊機的設置應能夠覆蓋整個上部模塊，對于吊機的覆蓋半徑，應充分考慮周全。FPSO上宜設置 3臺吊機，使之覆蓋全部區(qū)域，尤其是原油處理模塊及水處理模塊。對于本項目 FPSO，左舷吊機的覆蓋半徑就不能到達右舷電脫水罐上的變壓器；而且現(xiàn)有吊機有可能對備用換熱器未來的安裝造成困難；另外，由于吊機的覆蓋半徑及吊機數(shù)量不夠，考慮水力旋流器維修需要拆除其兩端盲板，不得不設置了吊裝支架，在維修時在上面增加吊點。但是由于水力旋流器的盲板比較大，用手動吊葫蘆操作也有一定的困難。因此，為吊裝作業(yè)方便，宜布置 3臺吊機并適當降低吊機的高度，以利于操作。可移動式柴油驅(qū)動型吊機是吊機設計的新型方案，該吊機方便操作，是今后吊機設計工作的發(fā)展方向。

2 結(jié) 論

隨著海洋石油的發(fā)展，F(xiàn)PSO在海上的使用越來越多，總結(jié) FPSO的總體布置需分析考慮多種因素，與各專業(yè)保持充分溝通，并結(jié)合具體的實際情況合理布置，取長補短，以達到布置的合理統(tǒng)一，最終實現(xiàn)優(yōu)化的FPSO總體布置設計。

［1］ 楊思明. 近海浮式生產(chǎn)貯卸油設施總體布置的探討[J]. 中國海洋平臺，1999，14(2)：6-9.

［2］ 楊思明，趙英年，王春升. 浮式生產(chǎn)儲油裝置生活樓位置的確定及其對總體布置的影響[J]. 中國海洋平臺，2006，21(5)：35-39.

［3］ 王戰(zhàn)勇. FPSO 上部模塊總體設計探討[C]. 第十五屆中國海洋(岸)學術(shù)討論會論文集，2005：137-142.