FPSO改装工程建造设施需求和改造实例分析

陈 飞

(中船第九设计研究院工程有限公司，上海200063)

FPSO改装工程建造设施需求和改造实例分析

陈 飞

(中船第九设计研究院工程有限公司，上海200063)

针对国际市场屡见不鲜的FPSO改装订单，以某船厂改装工程为实例，介绍超大型VLCC改装成FPSO的主要建造工艺，分析改装业务对主要建造设施的需求和改造方案，提出工艺和生产方面的改进建议，为国内船厂承建类似工程提供一些有益的参考。

FPSO；改装；设施需求

0 引 言

当前，海洋油气已成为全球能源新的增长点，并逐步向深水方向发展。随着油田勘探开发的进行，油气田生产加工装备的需求也将增加。浮式生产储油卸油装置(Float Production Storage and Offloading, FPSO)作为海洋油气开发的重要装备，在全球主要海洋油气生产地区都有应用，今后将会有更多的新建或油船改装FPSO订单出现，其中约有70%将通过旧船改装来满足。

由于近十年间超大型油船(Very Large Crude Carrier,VLCC)的大量建造，原油运输行业已经饱和，运费价格处于历史低位，油船运力过剩，VLCC的改装已经具备了一定的市场基础，国际市场上FPSO改装订单屡见不鲜，但大多被新加坡、韩国等船企承建。近年来，国内部分船厂涉足FPSO改装业务，并通过生产设施的改造和管理水平、技术水平的提升很好地完成了任务。

本文通过某船厂FPSO改装工程实例分析，介绍超大型VLCC改装成FPSO的主要建造工艺和建造设施方面的需求及改造情况，并对建造工艺和生产管理等方面的改进和提高提出建议。

1 FPSO简介

FPSO并不是真正意义上用于运输的船，它兼有生产、储油、卸油的功能，一般与水下采油装置和穿梭油船组成1套完整的生产系统，是目前海洋工程船舶中的高技术产品。FPSO的主要功能是对开采的石油进行油气水分离、处理含油污水、发电、供热、原油产品的储存和外输。其主要组成如下：

(1) 船体：可以完全按要求建造，也可以由商业油船改造而成。

(2) 生产设备：主要是油、气、水分离设备及储罐。

(3) 系泊系统：可分为单点和多点系泊方式。

(4) 输送管道：将油气从海底输送到FPSO的生产设备中。

2 超大型VLCC改装成FPSO的主要建造工艺

2.1FPSO改装主要项目

(1) 船体结构改装。① 结构改装工程：主要包括系泊系统、卸油系统、立管系统、上部模块支撑、甲板房间和底座加强等。② 管系改装工程：主要包括储油系统、卸油系统、高低压火炬系统、注水系统、海水淡化系统、消防系统和液压系统等。③ 电气、通信导航、自动化控制系统改装工程：包括增加发电机，照明，增加压力、温度、流量仪器仪表等。

(2) 新造上部模块。

(3) 全船总装集成：即模块与模块、模块与船体的连接。

2.2FPSO改装工艺流程

以某船厂FPSO改装工程为例，工艺流程如图1所示。

图1 FPSO改装工艺流程

3 FPSO改装主要生产设施及改造实例分析

FPSO是海洋工程船舶中的高技术产品，其改装工程系统复杂、难度高、工作量大。以下以某船厂FPSO改装项目为实例，对建造生产设施的需求和改造情况进行简要分析。

3.1干船坞

(1) 改装前的VLCC(30万t)主尺度如表1所示。

表1 改装前VLCC主尺度 m

(2) FPSO改装进坞作业内容。① 第1次进坞。主要完成船体外板线型测量、船板测厚、压载舱清淤、上建拆除、结构和焊缝探伤等坞内检修工作。② 第2次进坞。主要完成更换锌块、海底阀，水线下换板，舭龙骨安装，下输油平台、多点系泊旁板和舱内结构改造。③ 第3次进坞。主要完成下输油平台、多点系泊结构分段的安装，上建安装，模块支撑安装和船壳及水线下油漆等作业。

(3) 改装特点。改装成FPSO后，由于增加了多点系泊等装置(见图2)，船型主尺度发生变化，尤其是船宽由58 m增加到近66 m。

图2 多点系泊等装置

(4) 建造设施的需求和改造方案。

对于超大型VLCC(30万t)改装成FPSO项目的坞内改装工程，大型干船坞是其必要条件，其主尺度不宜小于360 m×70 m(长×宽)。

某厂现有大型干船坞尺度为300 m×74 m(长×宽)，宽度能满足要求，但长度不够，工厂拟将该船坞进行接长改造，使其更好适应大型FPSO改装项目的坞内作业需求。

3.2码头及起重设施

(1) FPSO改装码头作业内容。① 第1次靠码头。主要进行全船舱室开工艺孔、通道门、通风、照明，旧设备、管路、电缆、仪表拆除，结构测厚等常规修理工作。② 第2次靠码头。主要进行全船结构常规修理，继续拆除旧设备、管路、电缆、仪表等，全船疲劳加强施工等工程。③ 第3次靠码头。主要进行艏艉延伸结构安装，输油平台、多点系泊内部加强安装，舱内设备管路安装等工程。④ 第4次靠码头。主要进行模块、火炬塔、克令等吊装(见图3)，甲板舱室完整性安装，油漆修补和空船试验等作业。

图3 模块吊装

(2) 改装特点。码头停靠次数较多，需要能安排足够的码头泊位和停靠周期。对于前2次停靠，基本为码头常规修理内容，后续2次则主要为改装工程，其中对于大型模块、火炬塔的吊装需要借助海上浮吊完成。根据需要租借1艘2 600 t浮吊，用于吊装160～2 000 t的平台模块上船。

(3) 建造设施需求。改装工程对码头和吊车的能力有一定的要求，码头需具备停靠30万t船舶的能力，考虑到吊装件重量、船型宽度、上层建筑高度等因素，吊车吨位不宜小于100 t、吊幅不小于80 m、起吊高度不小于60 m。对于大型模块的海上吊装，则考虑租赁大型浮吊完成，故建造场地所在水域需要有较好的浮吊租赁市场。

3.3结构加工设施

(1) 钢材加工量及改装特点。结构工程主要内容有：主甲板改装换新、大舱结构改装、生活区整体新造安装、输油平台和多点系泊结构新造安装、艏艉甲板改装等。

(2) 设施现状。现有船体车间面积5 436 m2，设计加工能力为年23 000 t。车间分为切割加工和钢结构装焊2部分，配置有16 t和32 t桥式起重机，等离子切割机、油压机和电焊机等设备。

(3) 设施需求及改造方案。FPSO项目改装单艘钢材消耗量约为每年19 000 t，加上工厂年修船钢材消耗量约为每年20 000 t，全年钢材消耗量约为39 000 t。车间能力不能满足生产需求，需采取以下改造措施：

① 扩建原有船体车间。按照场地条件，将船体车间向北接长48 m，接长后车间总面积约为8 000 m2。另新增桥式起重机、等离子切割机、电焊机和平板车等加工设备。改造后的船体车间工艺布置图，如图4所示。

图4 改造后船体车间工艺布置图

② 充分利用码头后方和船坞边拆件堆场。码头后方拆件堆场长826 m，宽26 m，船坞边拆件堆场长370 m，宽45 m。将以上场地改造为结构件装焊场地，通过新增龙门吊、移动风雨棚，增配相应公用动力点等措施，并结合码头和船坞上的门座起重机，提高结构件装焊能力。

③ 部分外协。根据周边厂家的设施情况，考虑一定量的结构件委外协作。

3.4舾装加工设施

(1) 物量及改装特点。管路29个系统，约22万英寸径(管道直径为1英寸的一个基准焊口计为1个英寸径)焊接当量管子；特种管约2.5万英寸径焊接当量管子；机械350台套；电缆敷设约90×104m。管路方面包括甲板面、大舱、泵舱、机舱等区域，约12 000条管路的预制和安装试验。管子规格多，材料和成分复杂，加工量大，是普通油船的2～3倍。

(2) 设施现状。机电综合车间建筑面积8 862 m2，配置有机加工、电工、钳工、特种设备维修、集配、单元组装、电缆切割、设备安装、起吊运输等较完善的设备。管子综合车间建筑面积5 200 m2，承担各系统管路的修理任务。

(3) 设施需求及改造方案。① 利用原有机电综合车间。以车间现有设备为主，适当填平补齐即可。② 原有管子综合车间改造。为提高管子加工质量和生产效率，在管子综合车间内安装2条管子加工自动生产线：1条加工通径250 mm以下的中小径管子，另1条加工通径300 mm以上的大径管子。主要设备有带锯切割机、法兰装配机、相贯线切割机、焊接滚轮架、法兰变位器、CO2焊机、氩弧焊机、泵水设备、装配平板以及起运设备等。③ 新建特种管子车间。FPSO改装项目2.5万吋径焊接当量特种管主要为不锈钢管和铜镍管。根据建造规范和船东的要求，不锈钢管、铜镍管需要在恒温条件下焊接，需建设1个相对封闭的恒温焊接作业区。新建特种管子车间面积约1 500 m2。车间功能划分为不锈钢管加工区和铜镍管加工区。其中焊接作业区为封闭的作业区域，焊接作业区要求：作业环境温度为18～25℃，湿度不超过70%，焊接工位设排风点，作业时需补新风。特种管子车间工艺布置如图5所示。

图5 特种管子车间工艺布置图

3.5涂装设施

(1) 涂装物量。FPSO改装全船涂装面积约为25×104m2，主要为大舱、船壳、主甲板、上建、管路和舾装件等。

(2) 设施需求及改造方案。设置专用涂装车间，船坞及码头室外涂装相结合，若周边协作方便，从单船FPSO改装量来考虑，改装分段及舾装件的涂装工作量可外协解决。

3.6仓储设施

(1) 仓储物量及需求。仓库主要承担相关舾装物资，包括管路附件、阀门、仪器仪表、电缆和相关设备等的存放和周转。单船FPSO改装工程年舾装物量约为1 275 t，其中管子为638 t，约21 848根，电缆长度约为210 km。按照船东要求，海工物资仓库需与其他物资仓库分开使用，对物资的入库检验以及堆放的要求很高，而且还需提供给船东自己存放物资的库容。仓库需调整扩容，同时仓库的定置管理也需提升。

(2) 设施现状。厂区现有仓库总面积约为2 706 m2，主要用于消耗性物资用品如各类吊具工具、焊材等和生产性物资用品如机电设备、大小五金、主辅机等附配件、标准件和易损件等。

(3) 改造方案。新建海工物资仓库，建筑面积约4 000 m2。根据实际情况，可设置为简易轻钢结构建筑，以经济适用为原则。

3.7辅助办公设施

(1) 设施需求。FPSO改装工程复杂、工作量大，船东往往派驻大量船东代表和质检人员。为此，工厂将较多的生产辅助办公用房腾出供船东使用，而本厂辅助办公用房相应紧缺。

(2) 改造方案。对全厂生产辅助办公用房统一调整布置，一部分交付船东、船检使用，一部分作为公司生产办公，不足部分新建。结合特种管子车间的建设，新增辅助用房建筑面积约为4 300 m2。

3.8上部模块制作场地

FPSO改装工程涉及到大量的模块建造，如甲板面发电机模块、脱硫模块等。模块的建造对工艺、精度、质量、进度和场地等要求较高，船东往往是交给国内外专业承包商建造，模块制作好后运输到船厂码头进行吊装。一般常规修船厂没有足够的场地和配套设施进行大型模块的建造，故委托外协情况较多。

4 建造工艺和生产管理的改进与提高

4.1优化改装工艺

(1) 主甲板改造工程。采用加强主甲板工艺替换整体换新，不仅减少大量的钢材消耗，还可节省工时，降低建造成本。据测算，采用新工艺整个改装周期可减少约8个月。

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(2) 减少进出坞次数和码头停靠次数。建造过程中进一步优化和创新建造工艺，采用更加合理的施工方案，减少进出坞次数和码头停靠次数，可进一步减少工时和成本，特别是对某些设施(如船坞)需要外部协作的情况，减少使用次数尤为关键。

(3) 模块化建造。FPSO改装项目中，上部模块建造的附加值较船体改装高，而模块的建造对工艺、精度、质量、进度和场地等要求严格，需要较强的设计、建造及场地配套能力，模块化建造将成为未来的发展趋势。

4.2生产管理体系建设

FPSO改装是一项复杂的系统工程，船东对建造过程中的管理体系有严格的要求，如“5S”管理体系、质量控制体系、安全管理体系、过程文件的可追溯性等，工厂需加强适应海工建造的生产管理体系建设。

5 结 论

本文通过某船厂FPSO改装工程实例的研究分析，对超大型VLCC改装成FPSO这项海洋工程改造工程的主要建造工艺进行了介绍，对常规修理船厂承接该业务所需的建造设施方面的需求和改造方案进行归纳和总结，并对工厂建造工艺和生产管理等方面需改进和提高的地方提出建议。通过本实例可得出，在满足船坞、码头等必要的建造设施和外部协作配套条件下，国内船企完全有能力承建复杂的FPSO改装工程，抢占市场订单，本文也将为这项工程的实施提供一些有益的参考。

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[3] 曹学文，付春丽，战永平，等. 30×104t FPSO 生产工艺流程设计[J]. 油气田地面工程，2009,28(1):41-43.

FPSOModificationEngineeringConstructionFacilityRequirementsandReconstructionCaseAnalysis

CHEN Fei

(China Shipbuilding NDRI Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200063， China)

The orders of FPSO modification project are frequently seen in the international market. A shipyard modification project is taken as an example and the main construction technology of VLCC modified into FPSO is introduced. The requirements of major construction facilities and modification projects are analyzed. Some suggestions for improvement of process and production are proposed, which provide some useful reference for the similar project in domestic shipyard.

FPSO； modification project; facility requirement

陈 飞(1976-)，男，高级工程师，研究方向为船舶与海洋工程建造工艺

1000-3878(2017)05-0001-05

U673

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