中国FPSO的技术突破与发展

我国第一套按国际行业规则设计、建造、营运的“涠10—3”油田的“南海希望”号FPSO，为我国海上石油开发带来了先进的产品、技术、经营模式和国际上通行的发展理念，也打开了自行研发设计FPSO的道路。1989年，由七〇八所开发设计、沪东造船厂建造的52 000吨渤海“渤中28—1”（又称BZ 28—1）油田的FPSO建成投产，标志着我国自行研制FPSO装置时代的来临，接着10余套新建FPSO装置陆续建成投产，这说明我国采取的研发模式是成功的，是符合我国国情的。

渤海上的FPSO战队

“渤海友谊”号是我国自行设计、建造的第一艘FPSO。该FPSO采用软钢臂系泊方式，工作水深23米。“渤海友谊”号的设计与建造成功实现了国内FPSO建造零的突破。

“渤海友谊”号的船体设计主要攻克了三大技术难题：

＞图234　“渤海友谊”号FPSO

＞图235　软钢臂YOKE单点系泊系统

（1）冰区海域FPSO的设计技术。我国渤海是有严重冰冻的海域，北部的辽东湾海域每年冰期105～120天，面积从几百平方米到几平方千米，冰厚10～40厘米。当时世界上还没有FPSO用于冰区海域的先例。中国工程院院士曾恒一与中国海油的工程技术人员提出采用应急解脱的软钢臂YOKE单点系泊系统，首次解决了严重冰冻海域中FPSO安全作业问题。这项技术比国外建造的抗冰型FPSO提前了整整10年。

（2）特定海域FPSO波浪弯矩的确定，是船体设计的另一个关键技术。由于FPSO要永久系泊在油田连续作业长达20～30年之久，必须能经受住海上狂风恶浪的袭击。在设计“渤海友谊”号期间，国际上无同类实船可供参考。在七〇八所时任所长练淦的指导下，副总设计师赵耕贤提出采用美国船舶结构委员会编制的结构响应程序（SCORES）。在该FPSO总强度计算中，应用基于实际海况下船舶运动计算统计分析方法计算波浪弯矩，是七〇八所设计实践中的重大突破，为设计积累了宝贵的经验。

＞图236　“渤海长青”号FPSO

＞图237　“渤海明珠”号FPSO

＞图238　“渤海世纪”号FPSO

（3）严密的防火、防爆安全措施，是本船设计中解决的又一个关键技术。该FPSO打破了传统油船的常规布置，通过查阅国内外造船和石油工业的多种法规、规范和标准，划分了危险区域和安全区域，对危险区域内的燃烧设备和机电设备制定了严密的防火措施；对安全区域采取了严格的保护、隔离和防爆措施。除了配备常规的防火构造、探火、灭火设备外，还设置了多级自动和手动应急切断设施及正/负压通风装置等，为该船的安全性提供了可靠的保证。

“渤海友谊”号投产以来，其主要性能、系统及原油加工生产等方面满足设计要求，各系统运行一切正常。“渤海友谊”号在经历一次持续长达20小时的12级大风浪后，不仅船体的稳性和强度经受住了考验，原油加工系统也保持运行正常，充分证明了全船总体的综合技术指标均达到了世界先进水平。“渤海友谊”号的研制成功，开创了我国船舶工业与石油工业技术合作的先例，彻底打开了海上油田开发广泛采用浮式生产系统的新局面，填补了我国海洋工程领域的空白，为我国造船工业承包大型海洋工程船赢得了信誉、树立了威望，也为继续拓展此类装备技术打下了坚实的基础。“渤海友谊”号获得1991年国家科技进步一等奖，2005年被评选为中国十大名船之一。

我国自行设计和建造的第二艘FPSO“渤海长青”号，是我国对外合作的功勋装备之一。油田采取全海式开发模式，即海上生产、储存和外输，FPSO发挥了关键作用，降低了工程投资。它为中海油渤南作业公司储存、处理和外输的原油，相当于中石油大庆油田年产量的一半，为生产设施供电5亿多千瓦·时，超过三峡电站的日发电量。

1993年，由江南造船厂为渤海“绥中36—1”油田建造的75 500吨“渤海明珠”号FPSO投产，每天生产4 000吨原油，储油能力81 200立方米，卸载能力为4 000立方米/小时。

我国自行设计、建造的15万吨级FPSO——“渤海世纪”号和“南海奋进”号是我国第二代FPSO。“渤海世纪”号采用永久系泊方式，作业于“秦皇岛32—6”油田。

“海洋石油117”号是我国第一艘完全自主设计并建造的30万吨级FPSO，2007年4月30日在上海命名交付。这是国内迄今为止建造的吨位最大、造价最高、技术最新的FPSO，标志着我国在FPSO领域的设计与建造已居世界先进行列。(www.xing528.com)

该船船体为双底双壳结构，船长323米，型宽63米，相当于3个标准足球场的面积。从船底到烟囱共71米，相当于24层楼高。可日加工19万桶合格原油，储油能力可达200万桶原油，配有140人工作居住的上层建筑及直升机平台。该船设计寿命25年，通过安装在船艏的软钢臂单点系泊装置，长期系泊于固定海域，25年不脱卸，可抵御百年一遇的海况。

2009年3月，“海洋石油117”号FPSO在“蓬莱19—3”油田成功就位，工程人员仅用两天时间就完成了5艘拖船换拖、就位、交叉缆连接、临时浮筒拆除等作业，并顺利完成了系泊腿与软钢臂法兰的预安装。

＞图239　“海洋石油117”号FPSO

南海上的FPSO战队

1993年，“南海盛开”号FPSO在“陆丰13—1”油田投入使用。这艘船装有可解脱式转塔系泊系统，可在台风来临前解脱，在台风过后重新连接。

“南海奋进”号FPSO装备于南海的“文昌13—1/13—2”油田。这艘FPSO所在的水域是世界公认的三大恶劣海域之一，设计可在百年一遇的强台风条件下作业。该FPSO所采用的内转塔单点系泊系统是当今国际FPSO系泊系统的主流形式，目前世界上只有少数国家能够掌握这种技术。“南海奋进”号FPSO成为迄今为止中国自行设计和建造的技术含量最高的FPSO。

＞图240　“南海盛开”号FPSO

2002年1月18日，上海外高桥造船有限公司与中海油签订了建造一艘15万吨级FPSO的合同。该船原油年处理能力为450万吨，配备了7 500千瓦的发电机5台，船体局部结构上进行了抗强台风和抗恶劣海况的特殊处理，能承受百年一遇的风暴。该船是世界上第二艘内转塔单点永久系泊FPSO，这表明中国的FPSO设计与建造水平又迈上了一个新台阶。

“海洋石油118”号FPSO是我国最新、最先进的FPSO，总投资达27亿元，使用钢材总量达3.5万吨，共采办353台套大中型设备，国产化比例近80%。该艘FPSO船体总长266.64米，从船底到上部建筑总共50.5米高。该船设计载重量15万吨，原油日处理能力最高达到5.6万桶，服务寿命为30年，能够满足500年一遇的生存环境条件要求。该船首次采用双壳型船体构造（双层底、双舷侧），增加了船体安全性，增强了FPSO抵御恶劣海况的能力；采用浸没式深井泵，取消了泵舱，增加了舱容；SLOP舱及工艺流程水舱位于船中，有效减少了船体的静水弯矩与剪力，减少钢材约615吨。

＞图241　“南海奋进”号FPSO

＞图242　“南海胜利”号FPSO

＞图243　“南海开拓”号FPSO

“海洋石油118”号的研发团队通过总结10多型FPSO的设计经验，秉承FPSO“绿色、安全、高效”的设计理念，优化总布置和与工艺流程相关的液舱布局，以提高用户作业效率和可靠性原油处理工艺流程的核心任务需求进行船舶系统的设计与优化。

作为油田生产的关键装备，这艘崭新的FPSO在2014年9月份赶赴我国南海的“恩平”油田，为推进海洋油气开发再立新功。

＞图244　“海洋石油118”号FPSO

经过近30余年的不断探索，FPSO的作业海域从10多米到几百米，吨位也从5万吨级至30万吨级，相应的产业也向超大型化和专用于边际油田的小型化发展。我国FPSO产业走过了由国外的概念设计到完全由国内自主设计与建造的过程。我国研制的抗冰型、浅水型和抗台风型FPSO的整体水平更为世人所瞩目。随着海洋石油的开发从近海转向深海，我国已经完全具备根据不同油田、不同海域研制不同FPSO的能力，并走出国门承接国际市场上FPSO的设计与建造。