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你所不知道的海上油气工厂
—
FPSO
石油是推动经济发展
的血液，全球每天的消耗量高达
8000
万桶。近
10
年来新发现的油气田
60%
位于
海上，预计未来全球油气储量
40%
< br>都将集中于深海区域。随着海洋油气开发逐渐向深海、远海发展，
铺设长距离油气
回输管线的成本越来越高、风险也越来越大……解决这一难题最有效的途径就是在海
上<
/p>
建
设
油
气
加
工
厂
——
FPSO
！
海上油气加工厂
FPSO
FPSO
是什么？
< br>1.
概念
FPSO
（
Floating Production Storage and Offloading
）是集生产、储油、卸油为一体的海上
浮式生产储卸油装置。以我国
HYSY117
为例，它每天可以处理原油
19
万桶，处理能力相当于占地
10
平方公里的陆地油气加工厂。
△海洋石油
117
2.
结构
FPSO
由两大部分组成：上部组块和船体，上部组块完成对原油的加工处理；而船体负责储存
合格的原油。
△上部组块和船体部分
3.
分类
根据系泊方式不同可将
FPSO
分为两大类：多点系泊和单点系泊。
△多点系
泊系统△外转塔单点系泊
系统△内转塔单点系泊系统△软钢臂单点系泊系统
FPSO
的特点
1.
如何工作的？
FPSO
< br>通过海底输油管线接收来自海底油井的油、气、水等混合物，之后混合物被加
工处
理成合格的原油和天然气。合格产品被储存在船舱中，达到一定量后经过原油外输系统，由穿梭
< br>油轮输送至陆地。
△海上油气生产过程
2.
FPSO
优势
< br>与“生产平台
/
水下生产系统
+
海底管道”的开发方案相比，“
FPSO+
生产平台
/
水下生
产系统
+
穿梭油轮”的开发方案具有诸多优势：
1.
油气水生产处理能力和原油储存能力强；
2.
机动性和运移性好，可实现快速移动；
3.
浅海、深海均适用，抗风浪性能力强；
4.
灵活应用，不仅可以与海上平台配合，还
可以与水下生产系统组合，形成完整的全海式开发体系。
FPSO
的发展情况
1.
发展历程
（
1
）
1977-1985
：
1977
年，壳牌将一艘油轮改装成世界上第一艘
FPSO
，并用于地中海
卡斯特伦（
Castellon
）油田的开发。
（
2
）
1986-1994
：
8
年间总共布置了
2
0
艘
FPSO
，这种开发理念得到了更
广范围的认可和应用。
（
3
）
1995-
今：
FP
SO
在海上油田更大范围应用。截至
2011
< br>年
12
月
1
日，全球已有
187
艘
FPSO<
/p>
投入
运营。
△浮式生产系统发展历程
2. FP
SO
分布情况
△
FPSO
全球分布情况（数据来源：
2011
年全球及中国<
/p>
FPSO
行业研究报告）
在全球各大石油公司中，
CNOOC
拥有
18
艘
FPSO
（其中一
艘目前在印尼作业）；
Petrobras
< br>拥有
16
艘并计划再新建
8
艘；
Total
拥有
6
艘并计划再新建
5
艘。
FPSO
是如何建成的？
一艘新的
FPSO
一般由旧油轮改装和新建两种方
式获得。目前全球运营的
187
艘
FP
SO
中，改造占了
60%
。
由旧油轮改装而成的
FPSO
< br>成本较低，适用于浅海和边际油田开发。但更多综合因素决定了
FPSO
的
选型，随着越来越多深海及超深海油田的不断发现，旧油轮改装的方式
将难以适应，新建
FPSO
符合
未来市
场的发展需求。
哪些企业能够建造
F
PSO
？
韩国、新加坡、中国和巴西
已经形成了“
FPSO
四强”的格局。目前中国有
11
家造船厂具备建造
FPSO
的能力、韩国
10
家、新加坡
19
家、巴西
16
家。
虽然中国和巴西两国的
FPSO
建造规模突出，但相对而言新建
FPSO
的核心技术还是更多的
掌握在韩
国和新加坡造船企业手中。
韩国的着名生厂商有三星重工、大宇造船和现代重工。
△三星重工、大宇重工、现代重工
三家企业占据了全球
FPSO
新建市场的
82%
。
新加坡拥有吉宝船厂、胜
宝旺船厂。
△吉宝船厂、胜宝船厂两家企业占据全球
FPSO<
/p>
改造市场的
67%
巴西建造
FPSO
的船企有
16<
/p>
家，业务主要依托巴西国家石油公司（
Petrobras
）。由于自身的实力有
限，目前巴西国内主要的几家海工装备制造企业
均与外资合作，还需要依赖国外公司的技术支撑。
△
巴西主要船
企有吉宝巴西船厂、
Atlantico Sul
船厂（
EAS
）、
EEP
、
裕廊
Aracruz
船厂以及
Rio
Grande
船厂
中国
FPSO
的设计主要由船舶工业集团
708
研究所承担，虽然国内有一批建造能力较强的船厂，例
如：外高桥造船厂
、沪东船厂、江南造船厂和大连新船重工船厂、山海关船厂等，但是
FPSO
的核心
部件
（主发电机、大型流量计、中央控制系
统设备、惰性气体发生器、单点等）
仍然依赖进口。
△
FPSO
内转塔单点系统
建造步骤
下面以
HYSY118
为例，详细介绍
FPSO
< br>的新建过程。
△
3D
效果图
1.
根据油田
开发方案设计图纸（专业定制
~
）
2.
切割钢材
3.
船坞铺设支墩
4.
铺底（吊装船底模块）
5.
大规模吊装合拢
6.
安装上部模块
< br>7.
同时进行船体合拢和上部模块的安装
8.
刷漆并进行设备的调试和舾装
9.
放水入船坞
10.
驶出船坞
11.
设备安装调试
12.
拖航（大部分
FPSO
没有自航能力，需要通过拖航到达指定海域）
13.
单点对接“海洋石油
118
”号成功完成对接
△
FPSO
与内转塔浮筒完成对接
固定
FPSO
的
方案
的系泊方式
目前
FPSO
的系泊方式分为两类：多点系泊和单点系泊。
多点系泊系统
通过多个固定点用锚链
将
FPSO
固定，能够阻止
FPSO<
/p>
横向移动。但该方式只适用于海
况较好的海域。
< br>
单点系泊系统
就是将
FPSO
固定在海上单个系泊点处。在风、浪和海流的作用下
FPSO<
/p>
会以单点系泊
为中心进行
360
°旋转，这样就大大减少了海流对船体的冲击。目前单点系泊方式被广泛应用。
< br>
单点系泊系统又分为转塔和软钢臂系泊系统。其中转塔系统分为六种：
△
6
种转塔系统
这里我们简要介绍常用外转塔和内转塔。
A
．
外转塔系泊系统
转塔位于船体外部。
B.
内转塔系泊系统
有两种方式：永久式和可解脱式。
可
解脱式：在极端恶劣海况下可以迅速解脱，更适合海况恶劣区和冰区。
C.
软钢臂系泊系统
由导管架、旋转接头、系泊铰接臂以及
FPSO
上的
支架组成，通过导管架固定于海底，常用于浅水区
域。
2.
锚链加固方式
无论哪种系泊方式，
FPSO
在对接前都要将系泊装置与海床固定。一般采用锚链加
固，固定方式分为以下
5
种：
（
1
）重力锚
重力锚可以重达上百吨，依靠重力固定。
（
2
）拖拽嵌入式锚拖拽嵌入式锚可以深入海床，实现固定
，它是目前最常用的固定方式。
（
3
）桩锚
在海底打一根桩，锚链与其连接实现固定。
△桩锚
（
4
）吸力锚
通过吸力泵吸入海床，实现固定。
（
5
）垂向荷载锚
是最新的固定方式，它可以嵌入海床更深。
●
●
●
补充
|
知识
下
图为南海奋进号通过单点解脱的方式分离，
FPSO
被拖回船坞
进行维修。
△单点解脱过程
FPSO
的工作流程
总体生产流程
FPSO
长期系泊于固定海域，是全海式油气开发方案的重要组成部分，它可以为海上油气田提供外输
电力，接收并处理采出的油气水等混合物，处理后的原油储存在船体内，达到一定量后外输至穿梭
油
轮。
△通过海底生产系统采集原油△油气水分离装置及分离过
程△油气水分离装置及分离过程△经过处理的油气储存在油
舱中△合格原油外输至穿梭油
轮
关键环节
1.
水下生产系统
深水油气田开发，往往会使用水下生产系统。它主要包括水下井口、水下采油树、海底管汇及跨接
管、脐带缆、海底增压与分离设备、控制监测设备、生产立管等。水下生产系统将采出的油气输
送至
FPSO
。
△脐带管结构
2.
油气处理系统
FPSO
的油气处理系统与陆地上原理大体相同，包括油、气、
水分离系统、计量系统、污水处理系统
和天然气处理系统等。
（
1
）
分离系
统生产出的原油往往伴随大量的水，尤其在油田开发后期，含水量甚至高达
90%
。水不仅
增加了储存、运输成本，还会对管道与储存设备造成腐蚀。因
此必须对原油进行脱水处理，外输原油
标准是含水量低于
0.5
%
。
△油气处理系统（布局非常紧凑）
（
2
）
污水处理系统油气脱水处理后会产生大量的工业污水。污水需要经过处理才能排放或回注，我
国
排放的水质要求是：渤海标准：含油量小于
30mg/L
；南海标准：含油量小于
50mg/L
。
△油田注水
△外排
对于海上难以处理的污水，会选择运回陆地。
（
3
）
天然气处理系统天然气
往往会伴随原油一起产出，当天然气产出量特别大的时候，会选择将净化
的天然气压缩存
储。也有些
FPSO
会利用这些天然气发电。
< br>
3.
储存系统
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