圓筒形FPSO在南海的作業(yè)效率分析

唐坤　陸家尉　謝蘭江　孫鋼　徐化奎

摘要：圓筒形FPSO（Floating Production Storage and Offloading），即浮式生產儲油卸油裝置，已在國外多個海況惡劣油田投入使用。該裝置通過相關試驗，其在惡劣海況下的運動性能非常好，適合油田生產。我國南海海域海況惡劣，冬季受強烈東北季風影響，夏季受內波流影響。對我國南海海域圓筒形FPSO進行投入前期研究，尤其是針對圓筒形和船型這兩種FPSO在目前南海海域的外輸可作業(yè)率比較，得出相對客觀的研究結果，將會給決策層起到重要參考作用。

關鍵詞：圓筒形FPSO 外輸 可作業(yè)率

1 作業(yè)效率分析

針對圓筒形FPSO外輸方案設計，結合天氣海況因素計算出可作業(yè)率，并對外輸方案的作業(yè)效率進行分析。計算可作業(yè)率需要引入不利風向的概念。所謂不利風向，是指圓筒形FPSO 兩個設計外輸點（根據南海第一主導風向和第二主導風向，本別在東北和西南方位設立外輸點）方位±90°左右方向來風。不利風向會造成提油輪靠泊或在泊困難。本文通過對設計基礎和外輸現場記錄的風向、風速數據進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計出雙外輸點不利風向出現概率，結合相關計算以及實際觀測，計算出具體外輸可作業(yè)率，分析其最低可作業(yè)率是否能滿足油田生產的需求，確保油田的順利生產。

1.1風向風速與可作業(yè)率之相互關系

為便于計算分析，這里將風速分為三個范疇：小于8 m/s、8～16 m/s、大于16 m/s。

（1）風速小于8 m/s

依據實際操作經驗，當風速小于8m/s（4～5級風）時，外輸作業(yè)可以不受影響地正常進行。

理論計算也表明，當海域風速8m/s（4～5級風）時（風流涌同向作用）即便出在最不利的正橫方向下，也不會對外輸安全帶來影響，可視為正常作業(yè)。

為了方便闡述，我們引入南海部分油田的作業(yè)現場記錄，將某些具體油田分別稱呼為油田1、油田2、油田3、油田4以及FPSO。經過4個海上油田的作業(yè)現場實際統(tǒng)計數據表明，當海域風速8m/s時（4～5級風），風向與艏向夾角大于30°的出現概率為42.24%，遠遠大于風速10m/s時的19.97%。而油田2作業(yè)區(qū)所屬FPSO的航海日志顯示，其概率分別為48.46%和21.39%。兩方的現場記錄印證了8m/s的風速對船舶的影響較小，與理論計算結果相符。

通過理論計算和海上實際觀測，當風速小于8 m/s時，海上外輸可正常進行。

（2）風速大于16 m/s

按外輸方案設計要求，以及海上外輸作業(yè)相關安全管理規(guī)定，風速大于16 m/s為不作業(yè)范疇，視同為不可作業(yè)概率。

（3）風速8～16 m/s

由于圓筒形FWPSO雙外輸點位置固定（分別在圓筒形的東北和西南方位），按其位置設置方位，風向135°、292.5°、315°、337.5°為不利風向（偏正橫風）。當風速為8至16 m /s時，且風向為不利風向會對圓筒形外輸造成困難，為不可作業(yè)概率

2 可作業(yè)率計算

A： 可作業(yè)率；

B： 各個風向在風速小于等于16 m/s的出現概率，因為船型FPSO受到風標效應的影響，風速大于8m/s時不利風向出現概率極少，所以B值可視為等同的船型FPSO外輸可作業(yè)率。

考慮到不同的季風期有其各自的特點，為保證該季風期外輸可滿足油田生產的需求，以下按年度、夏季（為5至8月）、冬季（10月至次年3月）和轉風季節(jié)（分別為4月和9月）分別進行計算。

①年度可作業(yè)率

首先分析南海海域的年度風向風速

按平均值計算，圓筒形外輸年度可作業(yè)率為：

98.42%-0.68%-0.06%-0.11%-0.02%=97.55%

②5至8月可作業(yè)率

鑒于風速大于16m/s不作業(yè)，因此適合南海海域船型FPSO外輸5至8可作業(yè)率為99.63%。

按平均值計算，圓筒形外輸5至8可作業(yè)率為：

99.63%-1.53%-0.10%-0.18%-0.01%=97.81%、

③10月至次年3月可作業(yè)率

鑒于風速大于16m/s不作業(yè)，因此適合南海海域船型FPSO外輸10月至次年3月可作業(yè)率為97.18%。

按平均值計算，圓筒形外輸10月至次年3月可作業(yè)率為：

97.18%-0.10%-0.05%-0.07%-0.02%=96.94%、

④4月和9月可作業(yè)率

鑒于風速大于16m/s不作業(yè)，因此適合南海海域船型FPSO外輸4月和9月可作業(yè)率為99.80%。按平均值計算，圓筒形外輸4月和9月可作業(yè)率為：

99.80%-0.73%-0.03%-0.09%-0.03%=98.92%、

從計算結果可知：

圓筒形外輸年度可作業(yè)率為97.55%；

圓筒形外輸夏季可作業(yè)率為97.81%；

圓筒形外輸冬季可作業(yè)率為96.94%；

圓筒形外輸轉風季節(jié)可作業(yè)率為98.92%。

其中圓筒形外輸冬季可作業(yè)率96.94%為最低值，是因為冬季風速大于16m/s的概率較其它季節(jié)高的原因。

3相對于船型FPSO的作業(yè)效率計算

計算結果表明冬季風速小于等于16m/s的統(tǒng)計概率為97.18%，也就是船型FPSO外輸的最低可作業(yè)率。在歷年南海外輸的實踐中，并未影響油田生產，因此視為可接受的外輸作業(yè)率。而圓筒形外輸年度、夏季和轉風季節(jié)可作業(yè)率均高于97.18%，僅冬季可作業(yè)率96.94%較船型略低0.24%。

因此，圓筒形FWPSO在南海目標油田現有外輸作業(yè)環(huán)境條件下，相對船型FPSO外輸的作業(yè)效率為：

4遠景展望

由于圓筒形的筒體對風浪具有良好的遮蔽效應，其下風側可提供更可靠的靠泊外輸作業(yè)。另外，如果圓筒形FPSO外輸模式采用相關輔助設備，如提油輪配置艏裝載、增加艏側推等可大大縮短外輸時間，增加作業(yè)成功率， 但其真實效果需在實際操作中再進行具體統(tǒng)計總結。

參考文獻：

[1]中海石油（中國）有限公司深圳分公司，《提油安全作業(yè)程序》.

[2]DNV-GL，《Feasibility analyses for Offloading from a Cylindrical FWPSO-Additional Study》.

[3]陸家尉，孫鋼 .《圓筒形FWPSO在中國南海海域的適用性分析》.《中國造船》2016.endprint