内转塔单点锥形浮筒的维护

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(中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司，广东 湛江 524057)

内转塔单点锥形浮筒的维护

李海，王振

(中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司，广东 湛江 524057)

考虑到锥形浮筒是单点与FPSO的受力接触，通过液压大钳锁定锥形浮筒，保证单点系统的稳定，使FPSO固定在作业区域水域中，通过对锥形浮筒的检测、维护，保证其正常工况，使其能承受设计的风、浪、流载荷，保证单点系泊系统稳定工况，为海上油田生产提供安全保障。

FPSO；单点；内转塔；锥形浮筒

单点系统是浮试生产储油装置(FPSO)核心设备，是FPSO能固定在海面的保证。内转塔式单点系泊系统多用于永久式系泊系统[1]，按浮试生产储油装置所在海域的海况条件及浮式生产储油装置不解脱的极端工况下进行设计。其直接功能①是系泊浮式生产储油装置，使浮试生产储油装置以单点为轴随风、浪和水流而转动；②是通过单点的转接，从井口平台经海管的原油被输送到浮试生产储油装置，而浮试生产储油装置的电源通过单点电滑环井海底电缆传输到附近的井口平台进行电力输送。整个单点由系泊系统、锥形浮筒、液压操作系统、滑环、通风及探测消防等系统组成[2]。锥形浮筒通过系泊系统固定在FPSO底部，上部连接生产滑环、电滑环、液压油滑环、公用滑环等单点系统的核心设备。浮试生产储油装置FPSO通过锥形浮筒上的轴承总成，在风、浪、流等环境载荷作用下，绕系泊中心转动[3]。锥形浮筒位置如图1。锥形浮筒在单点系统中起着承上启下，固定单点系统的作用，所以对锥形浮筒建立检测、维护制度十分必要。

图1 锥形浮筒位置示意

1 内转塔单点锥形浮筒介绍

单点系统的锥形浮筒是一个锥形筒，上细下粗，见图2。

图2 锥形浮筒结构示意

锥形筒的上部设有一套轴承总成，包括生产滑环、电滑环、液压油滑环、公用滑环(控制信号、氮气和低压电等)，以及通信旋转头系统组成，锥形筒的下部(固定部分)与系泊锚链[4]相连，使其固定在指定的海域内。锥形浮筒上部(转动部分)通过机械锁紧装置与浮试生产储油装置联成一体，是单点系统受力集中部分[5]。锥形浮筒上部有一基座，用以支撑旋转头。筒体中间有电缆通道孔和油气通道孔，根据油田设计方案设计其通道孔的而数量。浮筒下部是系泊锚链眼环，用于连接系泊锚链。锥形浮筒上下部各有一个轴承，轴承承受筒体的力矩，并保持和船体能够转动。浮试生产储油装置在回接前或解脱后，该浮筒将留在海中某一深度，呈悬浮状态。

密封件是锥形浮筒的重要部件之一，对单点系统的可靠性与安全性起着至关重要的作用。常用的密封件材料主要有橡胶改性材料和聚四氟乙烯改性材料[6]。

锥形浮筒上部有两道水密封，分别是上轴承部位的动密封，船体和锥形浮筒之间的静密封，动、静密封都为气囊式结构，需要充注一定压缩空气或者氮气，使之气囊膨胀，起到密封作用。通常动密封充气以压力为50 kPa,静密封充气压力为50 kPa,最大压力不超过300 kPa。

STP锥形浮筒由10个液压钳夹持，使得单点系泊与整个船体结合成一体，从而将浮式生产储海洋石油系留在油田水域。每套液压锁紧装置[7]由液压缸、伸缩臂、导向装置、伸缩臂前端卡头垫块、伸缩臂底部半圆轴承、轴承铜制滑块、螺纹锁紧固定装置等组成。该锁紧装置是由单点系统独立的液压装置(HPU)控制，是整个单点系统关键的部件之一[8]，如图3。

图3 液压钳锁紧装置示意

由于锥形浮筒装置长期处于风、浪、流、潮水等交替作用之下，外界环境十分恶劣，所以锥形浮筒必须具有更高的安全性和稳定性。加上锥形浮筒连接着固定锚链，增加了浮筒的垂直载荷。为减少垂直载荷影响，增加浮式装置的载重能力，可在系泊锚链上安置嵌入式浮筒减少作用在锥形浮

筒的垂直载荷[9]，或者用钢缆代替锚链[10]。考虑到海上设施远离陆地，维护支持条件有限、维修条件差、检测周期长等因素限制，因此要求锥形浮筒的结构具有强耐腐蚀和高强度[11]。

随着海洋石油事业向深海开展，使用内转塔式单点系统的浮试生产储油装置(FPSO)也正在逐步增加,由于单点系统的故障和不稳定性引发的事件也时有发生，因此有必要对单点系统的核心部件建立检测、维护制度，增加单点系统的稳定性，保证海上油田的安全生产。

2 锥形浮筒的维护

2.1 锥形浮筒维护原则

锥形浮筒作为单点系泊系统的关键设备，其维护策略必须以保证其可靠性、稳定性为中心，预防性维护为主策略。根据对关键设备维保的要求，建立预防性维护制度，定期对锥形浮筒及其附属设备进行维护、检验和检测，及时发现和处理设备故障，保障锥形浮筒的稳定。

2.2 锥形浮筒维护管理措施

1)加强维护人员技术和技能的培训。2)建立操作维护的制度和的程序文件。3)严格按照设备操作和维修手册的推荐方法进行维护。4)定期聘请设备厂商技术人员对锥形浮筒进行检查、维护和检测。5)及时消除发现的问题和隐患，不能及时消除的，必须有临时解决方案。

2.3 锥形浮筒维护方案

根据5年检验要求(见表1)，针对锥形浮筒制订维护和管理方法，制定锥形浮筒的预防维修策略和5年检验计划如下。

1)检查锥形浮筒表面防腐层的防腐情况，如果发现结构上有裂痕变形等非正常情况，需要进行无损探伤检验。

2)检查锥形浮筒底部腐蚀情况，检查牺牲阳极的情况，检测腐蚀电位，清理锥形浮筒周围的海生物。

3)检查动、静密封是否泄漏，充气压力是否在正常范围，正常充气压力为50 kPa,最大压力不超过300 kPa。

表1 单点锥形浮筒5年检验计划

4)检查液压大钳对锥形浮筒的锁紧情况，检查锁紧装置的螺栓是否松动，液压是否正常锁垫块是否偏移，检查液压管线是否有泄，对润滑部位加注润滑脂等[12]。

除了按照以上计划进行预防维护策略对锥形浮筒进行维护，还要及时处理由于极端天气等原因出现的隐患、故障，从而保证单点系统的安全。

3.4 锥形浮筒密封气囊更换

密封气囊一旦破损失效，就会导致海水渗入，如果巧遇台风等恶劣的自然天气时，人员撤离无人值守，单点舱很有可能被淹没，导致舱内设备的无法操作甚至无法使用。密封气囊在使用一段时间后会有挤出、泄漏、无法压紧等问题，现场采取的措施是更换并固定气囊，一般气囊固定采用在压板下加设魔术贴以加大压板与气囊摩擦力的方式来固定气囊，作业步骤如下。

1)对损坏的气囊进行泄压，拆除压板，割断密封气囊并将其取出。

2)检查新的密封气囊外观，将新的密封气囊预安装密封槽，测量长度，割断多余管线。将管线固定到上方支架上，清理管线接头。调制专用管头粘结胶水，将管头连接粘结好，等待固化8 h,见图4。

图4 管头连接并粘结

3)清理压板表面，将魔术贴用406胶水分段贴在压板与气囊的接触面上。见图5。

图5 粘上魔术贴的压板

4)将连接好的气囊充气试漏。抽掉密封槽内剩余污水。

5)清洁气囊表面，在与压板接触的地方贴上魔术贴，压入压板，回装。

6)清洁密封槽，在密封槽表面涂抹黄油。将贴好魔术贴的气囊压入密封槽。见图6。

图6 贴好魔术贴的气囊压入密封槽

7)回装气囊压板，对气囊进行打压测漏。见图7。

图7 气囊回装后打压测漏

[1] 张武奎,刘振国,宋孺鑫.发展中的浮式生产储卸油装置(FPSO)关键技术[J].中国造船,2005(10):21-30.

[2] 谭耀模.FPSO单点系泊系统检测系统设计[J].船海工程，2014(5):25-28.

[3] 谭家翔.深水FPSO发展现状与趋势[J].船海工程，2016(5):65-69，75.

[4] 薛士辉，李怀亮，胡雪峰.内转塔式单点系泊系统及安装工艺介绍[J].中国造船，2008(增刊)：243-250.

[5] 徐亦斌，肖熙，赵耕贤.内转塔式FPSO局部强度分析研究[J].中国海洋平台,2004(3):17-19.

[6] 刘生法.内转塔式单点系泊系统介绍[J].广东造船,2014(2):25-31.

[7] 姜进方，刘雪宜，闫峰，等.流花11-1油田内转塔单点系泊系统的修复[C].中国造船,2009,50(增刊):915-920.

[8] 高伟，高小燕.液压锁紧装置在机身预紧中的应用[J]耳液压气动与密封,2009(3):55-57.

[9] 吕立功，景勇,刘振国.FPSO系泊系统设计上的考虑[J].中国造船,2005(11):348-356.

[10] 谭静轩，刘振国.FPSO-STP中深水单点系泊系统[J].中国造船,2005(11):341-347.

[11] 《海洋石油工程设计指南》编委会.海洋石油工程设计、指南海洋石油工程FPSO与单点系泊系统设计[M.]北京:石油工业出版社,2008.

[12] 韦海明.南海典型FPSO生产运营技术与实践[M].北京:石油工业出版社,2015.

The Maintenance of a Cone Buoy in the Inner Turret

LIHai,WANGZhen

(Wenchang Oil Production Servises Company, CNOOC Energy Technology & Services Company, Zhanjiang Guangdong 524057, China)

The cone buoy is contacted with the FPSO at a single point, which locks the cone buoy through the hydraulic clamps to ensure the stability of the single point system, so that FPSO is fixed in the area of the work area. Through the cone buoy inspection and maintenance, the normal working condition could be ensured to withstand the wind, wave and flow loadings. The stable working condition of single point mooring system can provide security for the offshore oil field production.

FPSO; single point mooring system; inner turret; cone buoy

P751

A

1671-7953(2017)05-0086-04

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.022

2017-07-12

修回日期：2017-08-31

李海(1984—)，男，本科，工程师

研究方向：FPSO单点、装载以及FPSO应对台风策略