內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)介紹

摘要：本文描述了內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的發(fā)展、組成和功能，探討了內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)中涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)，最后給出了裝置國(guó)產(chǎn)化的一些建議。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)吸c(diǎn)系泊;內(nèi)轉(zhuǎn)塔;FPSO;主軸承;旋轉(zhuǎn)接頭;密封;立管系統(tǒng);水動(dòng)力分析

中圖分類號(hào)：U676文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

On the Topic of Internal Turret Mooring System

LIU Shengfa

( Guangzhou Marine Engineering Corporation, Guangzhou 510250 )

Abstract: This article describes the development, architecture, key components, functions and features of the Internal Turret Mooring System, probes into the key technologies related to its design, manufacture and test. Some suggestions are given at the end of this article.

Key words: SPM ITM FPSO Bearing Swivel Sealing Riser Hydrodynamics

1 概述

海洋油氣裝備制造業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是高端裝備制造業(yè)的重點(diǎn)方向。單點(diǎn)系泊系統(tǒng)是海洋油氣工程領(lǐng)域的關(guān)鍵裝備之一，它主要包括兩大部分，一是實(shí)現(xiàn)介質(zhì)傳輸功能的浮式裝置，二是實(shí)現(xiàn)浮體定位功能的系泊系統(tǒng)。其基本原理是將海洋工程結(jié)構(gòu)物通過(guò)一個(gè)可360°回轉(zhuǎn)的系泊點(diǎn)系固于海上，由于風(fēng)標(biāo)效應(yīng)，結(jié)構(gòu)物將會(huì)順應(yīng)在環(huán)境力最小的方位上；在回轉(zhuǎn)的同時(shí)，介質(zhì)可以在靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)間進(jìn)行傳輸。

內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)是海上FPSO系統(tǒng)的三大核心組成部分之一，投資（設(shè)計(jì)、制造和海上安裝）約占整個(gè)FPSO系統(tǒng)的1／3。FPSO船體部分設(shè)計(jì)和建造技術(shù)國(guó)內(nèi)已完全掌握；FPSO上部工藝處理模塊國(guó)內(nèi)已具有系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)能力，但主要工藝處理設(shè)備均依賴進(jìn)口。

2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置之一－－流體旋轉(zhuǎn)接頭，主要由挪威的FRAMO公司和荷蘭的BRUCK公司壟斷。

內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)用多功能旋轉(zhuǎn)接頭已經(jīng)具有多元化的產(chǎn)品和技術(shù)，包括集流體旋轉(zhuǎn)接頭、電滑環(huán)及光纖滑環(huán)于一體的旋轉(zhuǎn)傳輸裝置，其中與單點(diǎn)系泊系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)接頭配套廠家以德國(guó)的MOOG為典型；產(chǎn)品涵蓋范圍廣、技術(shù)成熟，國(guó)際上大多單點(diǎn)系泊系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)傳輸裝置均是從MOOG進(jìn)行配套。

2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)對(duì)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了多年的研究，但其中專門針對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的研究非常少，尤其是面向LNG-FPSO和LNG-FSRU的內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的研究基本沒(méi)有開展。

廣州船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院自1984年開始從事近海工程的研究和設(shè)計(jì)，長(zhǎng)期對(duì)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)接頭技術(shù)進(jìn)行資料跟蹤、收集、研究和設(shè)計(jì)。1986~1992年間，成功研制了SS-800型液體旋轉(zhuǎn)接頭，并制作了樣機(jī)進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)，通過(guò)了鑒定及CCS（中國(guó)船級(jí)社）的認(rèn)可。該成果于1994年獲中華人民共和國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)頒發(fā)的國(guó)家科技成果證書。SS-800型液體旋轉(zhuǎn)接頭的研制成功填補(bǔ)了我國(guó)海上油田開發(fā)設(shè)備的一項(xiàng)空白。但是樣機(jī)在高壓15 MPa時(shí)遇到困難，且通道數(shù)僅為2個(gè)液體通道，所以離實(shí)際應(yīng)用存在較大距離。2006~2007年，受中海油（中國(guó)）有限公司的委托，我院又完成了也是用于近海油田開發(fā)的“單點(diǎn)系泊系統(tǒng)流體旋轉(zhuǎn)接頭專題研究”項(xiàng)目，設(shè)計(jì)了與SS-800型密封形式完全不同的、具有3通道的SS-1200型流體旋轉(zhuǎn)接頭，并順利通過(guò)中海油公司的驗(yàn)收。但由于經(jīng)費(fèi)等原因，未能走到樣機(jī)試制階段。

2012年，在國(guó)家工信部和中船集團(tuán)公司的支持下，廣州船院承擔(dān)了工信部“懸鏈腿式單點(diǎn)系泊裝置研制”項(xiàng)目，目前該項(xiàng)目正在研發(fā)中。

近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)已有大連重工起重、大連中遠(yuǎn)等單位開始了單點(diǎn)系泊裝置的研究工作，有利于國(guó)家整體研發(fā)能力的提高。

3內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)功能和組成

3.1 內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的組成和功能

內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)按解脫方式可分為永久式和可解脫式，早期內(nèi)轉(zhuǎn)塔多為永久式，現(xiàn)在越來(lái)越多采用可解脫式，尤其是在可能遭遇惡劣海況的海域。

內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)包括幾大部分：大型浮體（如FPSO）、內(nèi)轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)、錨泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)（見圖1）。對(duì)FPSO內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)而言，其主要完成3個(gè)功能：

（1）通過(guò)錨泊系統(tǒng)保持FPSO在特點(diǎn)區(qū)域，并允許FPSO圍繞單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，以順應(yīng)環(huán)境載荷（風(fēng)標(biāo)效應(yīng)）；

（2）流體從立管通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)傳輸?shù)紽PSO上進(jìn)行工藝處理；

（3）傳輸電力、液壓以及其它介質(zhì)和信號(hào)。

內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)主要應(yīng)用在FPSO、LNG－FPSO和LNG－FSRU系統(tǒng)中。

3.2內(nèi)轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)組成

典型的內(nèi)轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)包含四個(gè)主要部分：

轉(zhuǎn)塔（T）――主要包括轉(zhuǎn)塔軸，轉(zhuǎn)塔腔體， 主軸承和下部軸承；

流體傳輸系統(tǒng)（FTS）－－主要指多通道旋轉(zhuǎn)接頭和管路系統(tǒng)，位于轉(zhuǎn)塔上部，并通過(guò)轉(zhuǎn)塔傳遞系統(tǒng)（TTS）來(lái)連接；

轉(zhuǎn)塔傳遞系統(tǒng)（TTS）－－ 主要指中間管匯和轉(zhuǎn)臺(tái)，轉(zhuǎn)臺(tái)可圍繞轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)，TTS連接轉(zhuǎn)塔和FTS；

接口系統(tǒng)（IS）－－主要包括系鏈浮筒、系泊纜、撓性立管，以及旋轉(zhuǎn)接頭檢視平臺(tái)結(jié)構(gòu)和其它輔助設(shè)備。

常見的單點(diǎn)系泊內(nèi)轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)型式見圖1。

4內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)

4.1內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

總體設(shè)計(jì)是內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)要綜合幾方面考慮的問(wèn)題。

（1）油氣田海域情況，包括海域位置、水文與氣象條件、地質(zhì)條件等，這通常需要委托專門的海洋氣象與地質(zhì)調(diào)查局（研究院）來(lái)進(jìn)行，獲得專業(yè)環(huán)境條件數(shù)據(jù)和土工數(shù)據(jù)，為錨泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和水動(dòng)力分析提供設(shè)計(jì)輸入。

（2）油氣品質(zhì)，包括密度、API重度、粘度、含蠟量、凝點(diǎn)、K值、含硫量、含水量、壓力、溫度等，這些數(shù)據(jù)將由業(yè)主委托專門的公司進(jìn)行分析提交給設(shè)計(jì)方，為流體輸送系統(tǒng)（FTS）的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（3）FPSO的功能和工藝要求，包括FPSO主尺度、排水量、油氣存儲(chǔ)量、生產(chǎn)量、服務(wù)油氣井的數(shù)量、注水要求、注氣要求、供電要求、通信要求、控制要求等，為工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤其是旋轉(zhuǎn)接頭的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，如流體旋轉(zhuǎn)接頭的類型，流體通道的數(shù)量，流體通道的直徑，流體通道介質(zhì)壓力和溫度，電滑環(huán)的數(shù)量、額度電流和電壓，控制信號(hào)、光纖信號(hào)滑環(huán)的數(shù)量和規(guī)格，以及公用旋轉(zhuǎn)接頭（如化學(xué)藥劑、儀表氣、氮?dú)夂驼羝龋┑臄?shù)量和規(guī)格等。

（4）內(nèi)轉(zhuǎn)塔的大小，主要取決于以下幾個(gè)因素：船寬的限制、多通道旋轉(zhuǎn)接頭大小的限制、滾柱軸承直徑（制造能力）的限制、滾柱軸承承載力（制造能力）的限制、筒下立管和臍帶數(shù)量的限制等。

（5）內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)布置，根據(jù)其功能要求和使用要求，確定內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型，確定轉(zhuǎn)塔、轉(zhuǎn)塔傳遞系統(tǒng)（TTS）、流體傳輸系統(tǒng)（FTS）和接口系統(tǒng)（IS）的結(jié)構(gòu)型式和布置，以及轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)各類輔助裝置的設(shè)計(jì)、選型和布置等。

4.2與船體的匹配設(shè)計(jì)

主要包括內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)與FPSO船體之間的匹配設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、加工精度和裝配精度要求等的確定。

FPSO船體與系鏈浮筒的接口也就是這個(gè)轉(zhuǎn)塔腔體，轉(zhuǎn)塔腔體的設(shè)計(jì)就是匹配設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

4.3主軸承和下部軸承

主軸承是實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)系泊風(fēng)標(biāo)效應(yīng)的重要部件，由于其尺度較大（直徑約4 m～20 m），所受荷載也較大，又處于海上惡劣環(huán)境條件下，所以軸承選型設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮其受力特點(diǎn)、耐磨性、密封和防腐等方面的要求。同時(shí)，軸承部件的端面跳動(dòng)、定環(huán)和動(dòng)環(huán)的圓度、同心度、軸承間隙，以及上下軸承的同軸度等因素均至關(guān)重要，處理不好就容易產(chǎn)生不平衡載荷和疲勞載荷，導(dǎo)致軸承迅速損壞。頂部的主軸承是關(guān)鍵承載部件，宜采用三排滾柱軸承以承受軸向和徑向載荷。下部軸承受力相對(duì)較小，可采用徑向軸承以承受徑向載荷，安裝時(shí)確保與轉(zhuǎn)塔軸線對(duì)中。

4.4錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與水動(dòng)力分析

（1）錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

錨泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先是篩選系泊方案，再根據(jù)水動(dòng)力計(jì)算分析不斷優(yōu)化，在獲得較好結(jié)果的情況下通過(guò)水池模擬驗(yàn)證方案的合理性。

錨泊系統(tǒng)對(duì)FPSO而言是一個(gè)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)，而對(duì)于轉(zhuǎn)塔底部的浮筒而言則相當(dāng)于一個(gè)懸鏈腿式系泊系統(tǒng)。

（2）水動(dòng)力分析

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)非線性系統(tǒng)，涉及到環(huán)境條件的非線性、結(jié)構(gòu)非線性和和系泊線材料的非線性等，而風(fēng)浪流還具有非定常性。早期分析通常采用準(zhǔn)靜力分析，后逐漸采用頻域動(dòng)態(tài)分析，現(xiàn)已廣泛采用時(shí)域動(dòng)態(tài)分析。系泊系統(tǒng)本身的主要作用是將浮體運(yùn)動(dòng)限制在一定范圍內(nèi)，但同時(shí)為保證系泊系統(tǒng)本身的強(qiáng)度，又不宜產(chǎn)生過(guò)大的約束力。最小運(yùn)動(dòng)與最小系泊力是矛盾的要求，因此系泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析就在于選擇最適宜的系泊剛度。實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，通常借助于比較成熟的商用軟件來(lái)對(duì)系泊系統(tǒng)進(jìn)行仿真。常用的分析軟件有AQWA、Orcaflex、HydroStar－Ariane3D、SESAM等。

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)在風(fēng)、浪、流環(huán)境條件下，作用在系泊系統(tǒng)上的載荷，按其隨時(shí)間變化的不同特點(diǎn)可劃分為：①數(shù)值恒定的平均載荷；②緩慢變化的低頻載荷；③以波浪頻率變化的高頻載荷（一階力）。平均載荷使海洋結(jié)構(gòu)物具有一個(gè)平衡位置，結(jié)構(gòu)物將圍繞這一平衡位置做振蕩運(yùn)動(dòng)。低頻載荷是不規(guī)則波引起的二階漂力，它與一階力相比，通常具有較小的數(shù)量級(jí)，但因其變化頻率接近系泊系統(tǒng)的固有頻率，容易使結(jié)構(gòu)物發(fā)生慢漂振蕩，這是系泊系統(tǒng)中的主要問(wèn)題。

4.5旋轉(zhuǎn)接頭裝置的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)

高壓多通道流體旋轉(zhuǎn)接頭是內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)中最核心的部件，其設(shè)計(jì)主要包括旋轉(zhuǎn)接頭總體設(shè)計(jì)、旋轉(zhuǎn)接頭本體材料的選擇、旋轉(zhuǎn)接頭密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和密封件設(shè)計(jì)、旋轉(zhuǎn)接頭回轉(zhuǎn)軸承選型設(shè)計(jì)等。

4.5.1旋轉(zhuǎn)接頭總體設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)接頭裝置往往處于風(fēng)、浪、流、潮水等交替作用之下，必須具有更高的安全性；由于海上設(shè)施離岸維修條件差、檢修周期長(zhǎng)，因此要求旋轉(zhuǎn)接頭裝置性能可靠、經(jīng)久耐用；旋轉(zhuǎn)接頭裝置常處于潮濕鹽霧環(huán)境中，海水和大氣腐蝕問(wèn)題嚴(yán)重，旋轉(zhuǎn)接頭裝置應(yīng)具有較高的耐腐蝕性；旋轉(zhuǎn)接頭裝置除了滿足介質(zhì)傳輸功能外，還要保證不能因旋轉(zhuǎn)接頭的動(dòng)密封失效而導(dǎo)致泄漏，否則將造成極其嚴(yán)重的后果。旋轉(zhuǎn)接頭在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)要進(jìn)行油品輸送，這要求大直徑動(dòng)態(tài)不規(guī)則緩慢回轉(zhuǎn)密封技術(shù)要可靠，密封副材料配對(duì)合理。而與密封件組成密封副的重要部位，要求比本體材料更高的性能, 它應(yīng)該具有很好的抗磨性和耐腐蝕性, 以保證旋轉(zhuǎn)接頭在作業(yè)過(guò)程中不因摩擦面局部損壞而導(dǎo)致密封失效。因此要尋求先進(jìn)的合適的表面處理技術(shù)，對(duì)本體材料進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，改變其表面化學(xué)成分，組織結(jié)構(gòu)，以獲得工件所需的表面物理和力學(xué)性能，提高使用壽命。同時(shí)，基座面、安裝面、密封配合面等須確保足夠的加工精度，滿足粗糙度、圓度、同軸度、垂直度和綜合平面跳動(dòng)度等要求。

4.5.2旋轉(zhuǎn)接頭結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)接頭裝置有多種型式，其總的結(jié)構(gòu)形式取決于油田生產(chǎn)設(shè)施對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭的功能要求，如傳輸介質(zhì)、流體壓力、溫度、流量、通道類型、通道數(shù)量等。

旋轉(zhuǎn)接頭的形式可以多種多樣，不同的結(jié)構(gòu)形式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)客戶需求、應(yīng)用場(chǎng)合、制造加工條件、經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行綜合考慮。

4.5.3旋轉(zhuǎn)接頭本體材料選擇

本體材料的選擇，既要考慮其耐油介質(zhì)腐蝕、耐海水腐蝕，還要考慮其耐壓等級(jí)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。對(duì)于天然氣傳輸、高壓介質(zhì)傳輸?shù)容^高端的應(yīng)用（如CFD11油田的旋轉(zhuǎn)接頭），往往采用雙相不銹鋼材料和鍛造工藝，因其具有較高的機(jī)械性能、較好的延展性、耐低溫特性和耐麻點(diǎn)腐蝕性能等，但顯然具有較高的制造成本。對(duì)于原油傳輸應(yīng)用（如BZ25-1油田的旋轉(zhuǎn)接頭），可考慮多采用碳鋼材料和鑄造工藝，鑄造時(shí)加鋁顆?；蜮壴剡M(jìn)行晶粒細(xì)化，同時(shí)注意克服鑄造缺陷；在內(nèi)腔表面尤其是與密封接觸的摩擦面上進(jìn)行特殊表面處理，如堆焊一層625鎳鉻鋼，既能保證較好的耐高溫、耐腐蝕性和較高的耐磨性，又具有較好的經(jīng)濟(jì)性。但要確保堆焊層的焊接強(qiáng)度、堆焊層厚度的均勻性以及焊后熱處理工藝的合理性，通常要進(jìn)行樣品焊接工藝試驗(yàn)。

4.5.4旋轉(zhuǎn)接頭回轉(zhuǎn)軸承選型

軸承也是整個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭最重要的部件之一，用以連接旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)外環(huán)，是實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)系泊風(fēng)標(biāo)效應(yīng)的功能部件之一。它不同于系泊主軸承，并不承受巨大的系泊力。為了保持旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)外環(huán)嚴(yán)格的同軸度，以保證旋轉(zhuǎn)接頭流體流動(dòng)的安全性和工作壽命，軸承必須有足夠的加工精度和裝配精度，徑向和軸向間隙應(yīng)能達(dá)到總體設(shè)計(jì)技術(shù)要求。根據(jù)其要承受垂向力和傾覆力矩的特點(diǎn)一般選用三排滾柱軸承或圓錐向心軸承。

4.5.5旋轉(zhuǎn)接頭密封件

密封件是整個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭最重要的部件之一，它對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭的可靠性、耐久性和安全性具有關(guān)鍵性的影響，也是國(guó)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)接頭研制方面最主要的差距所在。旋轉(zhuǎn)接頭密封材料的主要要求是：在工作介質(zhì)中有良好的穩(wěn)定性，即不易膨脹及收縮、難溶解、軟化和硬化；在工作介質(zhì)中壓縮恢復(fù)性大，永久變形??；有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度，受工作介質(zhì)影響后，其變化??；耐熱性、耐寒性及吸振性能好；耐磨性好，摩擦系數(shù)?。荒屠匣院?；密封件材料還必須與密封配合面相“配對(duì)”，并經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)確保其可靠性。

常用的密封件材料主要有橡膠改性材料和聚四氟乙烯改性材料。

4.5.6旋轉(zhuǎn)接頭密封系統(tǒng)布置

為了保證密封的可靠性，旋轉(zhuǎn)接頭必須采用多道密封。按由內(nèi)到外的順序，整個(gè)油氣通道密封系統(tǒng)通常包括：第一道油氣密封、第二道油氣密封、防水／防塵密封三部分。

4.6立管系統(tǒng)設(shè)計(jì)

立管系統(tǒng)是內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的重要組成部分，也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于深海油氣田開發(fā)，海洋立管以其全新的形式、動(dòng)態(tài)的特性、以及高技術(shù)含量變得格外引人注目。適用于FPSO內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的立管主要包括鋼懸鏈立管（SCR）、柔性立管（FR）和塔式立管（HTR）或它們的組合。

為了解決深水立管技術(shù)需要一個(gè)新型的工業(yè)立管設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。第一個(gè)立管設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是API RP 2RD 1998，然后是挪威船級(jí)社OS F2012001。這兩個(gè)立管的規(guī)范從原理上不盡相同，美國(guó)石油協(xié)會(huì)的RP 2RD 是基于許用應(yīng)力方法，而挪威船級(jí)社的OS F201 是基于可靠性分析的荷載抗力系數(shù)法(LFRD) 。

立管系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析主要包括:

（1）確定立管系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)文件；

（2）立管系統(tǒng)的選型與總體設(shè)計(jì)；

（3）管線材料選取及壁厚設(shè)計(jì)；

（4）立管系統(tǒng)的總體水動(dòng)力特性分析。

4.7 內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)海上安裝與試驗(yàn)

4.7.1海上安裝

主要包括內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的海底錨固安裝、錨鏈系統(tǒng)安裝以及鏈臺(tái)浮筒的海上對(duì)接安裝和解脫等。

內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的海上安裝，必須首先制訂總安裝流程，然后制訂各組成系統(tǒng)，如系錨點(diǎn)的的安裝流程，系泊線（錨腿）安裝流程，浮筒安裝流程，撓性立管安裝、連接流程，海底電纜鋪設(shè)、連接流程，F(xiàn)PSO回接流程，以及試驗(yàn)和試運(yùn)行流程等，成功后交付使用。

4.7.2內(nèi)轉(zhuǎn)塔關(guān)鍵部件功能試驗(yàn)

主要試驗(yàn)包括轉(zhuǎn)塔與旋轉(zhuǎn)接頭的旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，以便評(píng)估轉(zhuǎn)塔和旋轉(zhuǎn)接頭的作用還有FPSO回接后壓力試驗(yàn)等。

所有管子在連接到相關(guān)設(shè)備之前還須進(jìn)行靜壓試驗(yàn)，保持時(shí)間不低于設(shè)計(jì)要求。

5關(guān)于單點(diǎn)系泊裝置國(guó)產(chǎn)化

目前，國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)了政策，促進(jìn)自主創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化，包括政府加大投入力度、通過(guò)無(wú)償資助、貸款貼息、補(bǔ)助（引導(dǎo)）資金、保費(fèi)補(bǔ)貼和創(chuàng)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)投資等方式，加大對(duì)自主創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化的支持。但在海洋工程高風(fēng)險(xiǎn)、高技術(shù)行業(yè)要推動(dòng)關(guān)鍵裝備國(guó)產(chǎn)化，扶持力度需要更大一些，引導(dǎo)、鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)用戶采用國(guó)產(chǎn)化裝備的政策和措施更具體一些，以達(dá)到加快研發(fā)成果的產(chǎn)業(yè)化和技術(shù)進(jìn)步，早日趕上國(guó)際先進(jìn)水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂立功, 景勇, 劉振國(guó).FPSO系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的考慮[J].中國(guó)造船, 2005(11).

[2] 譚靜軒, 劉振國(guó).FPSO-STP中深水單點(diǎn)系泊系統(tǒng)[J].中國(guó)造船, 2005(11).

[3] 薛士輝, 李懷亮, 胡雪峰. 內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)及安裝工藝介紹[J]. 中國(guó)造船, 2008(11).

[4] 趙耕賢. FPSO 內(nèi)轉(zhuǎn)塔浮子穴結(jié)構(gòu)建造工藝[J]. 造船, 2006(6).

[5] 房曉明. 文昌油田單點(diǎn)系泊系統(tǒng)海上安裝[J].中國(guó)海上油氣(工程), 2003(2).

[6] 劉志剛, 何炎平.FPSO轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)的技術(shù)特征及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)海洋平臺(tái), 2006(10).

作者簡(jiǎn)介：劉生法（1963-），研究員級(jí)高級(jí)工程師。主要從事海洋工程設(shè)計(jì)研究工作。

收稿日期：2014-04-18