“FPSO CYRUS”油船改FPSO方案及技术要点分析

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(中国船级社深圳分社，广东 深圳 518052)

“FPSO CYRUS”油船改FPSO方案及技术要点分析

罗岱，郑南

(中国船级社深圳分社，广东 深圳 518052)

针对“FPSO CYRUS”的改造实例，介绍油船改FPSO中的结构检测、设备拆除翻新、坞内维修、上建改装、甲板改造加强、上部模块与支墩建造安装、货油管系及外输系统改造、火炬塔与多点系泊系统新造等技术要求及其检验注意事项。

FPSO；油船；改造；项目管理

在海洋工程领域，相较于新造FPSO，油船改造成FPSO，项目时间周期更短，对改造质量要求更高，是具有更高技术含量与挑战性的海洋工程项目[1-4]。“FPSO CYRUS”在改造前是一艘11万t级的双壳双底油船，船长234 m，型宽42 m，型深21.5 m，船员33人。改造成FPSO后，船舶主尺度未发生变化，但是性能和应用都有本质变化，其原油储存能力可达71.4万桶，原油处理能力为4.5万桶/天。该装置配备有国际先进的生产处理设施，采用多点系泊定位形式，改造后设计使用寿命变为25年，计划在波斯湾某油田投入使用，可连续10年固定在目标工作海域中进行油气水处理、储油及卸油作业。改造完成后的“FPSO CYRUS”见图1。

本文介绍“FPSO CYRUS”轮的改造整体方案及各改造环节的规范做法与注意事项,改造过程中遇到的重点技术问题及具体的解决措施。依托改造项目实例，总结项目管理要点。

图1 FPSO CYRUS改造完工图

1 改造整体方案

“FPSO CYRUS”总布置图见图2。

图2 FPSO CYRUS总布置示意

油船改造为FPSO，需要经历3个重要阶段：①船体结构检测；②旧设备拆除与翻新；③系统改造与模块安装。根据改造范围，本次改造方案的主要内容包括：主甲板改造换新、生活区整体改造扩建、输油平台结构改装新造、多点系泊结构新造、发电系统改装新增、艏艉部改装新造、直升机起降平台新造、油气水处理系统模块新造安装、消防救生系统改装新增及一系列相对应的管路、机械、电仪、涂装、暖通、内装、调试等的专业工程。根据FPSO的实际改造过程，下面对改造方案包含的主要项目进行逐一介绍。

1.1 结构检测

“FPSO CYRUS”在进厂时，其船龄已超过11年，基于重大改建完成后FPSO将在目标海域不进坞作业10年的目标，依照中国船级社(CCS)的《钢质海船入级规范》要求，确定了应按照第三次特别检验的范围进行近观检查和测厚。测厚过程依据《船体测厚指南》进行。测厚结束后根据结构的腐蚀情况，结合测厚结果，确定换板部位与换板尺寸。然后，依据CCS《钢质海船入级规范》对于130 m以上且船龄10年以上的油船需要在特检时对船体梁总纵强度进行评估的要求[5]，由CCS认可的第三方检测公司进行总纵强度评估计算并提供最终的计算报告。

1.2 拆除和翻新原船设备

进行结构检测的同时，开始拆除FPSO不再需要的油船原有设备，包括左舷主锚及锚机、甲板旧吊机、焚烧炉、排油监控设备,等。同时，根据改造方案，对部分设备进行翻新或更换。其中更换了应急发电机和应急配电板、应急消防泵、生活污水处理装置等大型设备。对原船上的各类泵进行解体检查、修理加工和水压试验，同时对所有仪表、阀门和管路等进行翻新与修理。其中仪表和安全阀在检修后由认可的计量机构出具检定证书。在设备拆检维修过程中，由CCS现场验船师进行巡检,监控旧设备的拆检及车间维修加工并见证检验旧设备的回船安装和运转调试。

1.3 上层建筑延伸扩建及内舾装改装

油船旧生活楼位于船艉，改造后位置不变，在原生活楼两翼延伸扩建了新生活楼结构，改造扩建后生活区可以容纳的居住人数从33人增加至76人。整个生活区改造工程主要包含了钢壁、梯道、门、窗的改动，内装板和甲板敷料的安装，等。改装生活楼时，对居住舱室的防火设施全部进行改装，要求防火材料必须满足指定采用的《国际海上人命安全公约》(SOLAS)IC法对于船舶起居处所、服务处所和控制站内防火材料的使用规定[6]，并且防火绝缘材料还须持有CCS要求的产品证书。

1.4 主甲板与艉楼甲板的改造与加强

主甲板结构形式基本保持与原船一致，但由于主甲板上将安装大量上部模块，如油水分离模块、油气分离模块、电力模块等共10个上部模块，需要对支墩的甲板安装位置进行局部加强，因而在甲板支墩的反面甲板纵骨处加装了支撑肘板及补板。艉楼甲板由于增加直升机起降平台，因此将直升机平台支撑位置处的甲板板割换为加厚板、同时在支撑位置处的反面构件上加装支撑肘板。

1.5 模块支墩

每一上部模块与FPSO主船体之间的连接结构称为“模块支墩”(见图3)，模块支墩的构造形式有3种：①普通刚架形式，模块构架平台支腿直接焊接在模块支墩结构上；②简支梁形式，模块构架平台的部分支腿与模块支墩结构焊接，部分支腿与模块支墩滑动接触；③两端滑动形式，模块构架平台的支腿全部与模块支墩滑动接触[7]。

图3 模块支墩布置现场

“FPSO CYRUS”的工作海域波斯湾海域属于海况温和海域，因而其设计上选择了普通刚架形式，即将模块构架平台支腿直接焊接在模块支墩上，这种刚架形式虽然在模块支撑根部有明显的高应力区，但是却非常便于现场建造，可以减少施工量。模块支墩作为上部模块和船体结构的连接界面，是承受大载荷的关键结构，需要对模块支墩的建造精度和安装误差加以严格控制[8]。模块支墩基本布置在船体的强横框架和纵向构件的交叉位置处，在模块支墩主甲板区域装配时，应尽量消除模块支墩结构与支墩下甲板反面加强结构之间的板厚对齐误差。

1.6 上部模块安装集成

与油船相比，FPSO新增了多个上部模块，其中包括：油气水分离模块、原油处理模块、伴生气处理模块、生产水处理模块、化学药剂注入模块、排放/收集系统、输配电模块、直升机燃油储存模块等。为缩短FPSO的改造工期，模块的预制采取分包模式，由不同分包商同时进行建造，待完工结束后，将上部模块整体吊装至主甲板相应位置。在模块吊装前，应审查模块测量安装方案，尽可能地减少安装偏差。其中在模块构架平台吊装时，注意测量模块构架平台支腿与模块支墩安装界面间隙，检查各个构架平台支撑支腿与模块支墩之间是否发生“悬空”现象。独立模块吊装至上模构架平台后基本采用搭接，而不采用焊接，以消除模块之间变形的影响[9]。

1.7 直升机平台安装就位

直升机平台坐落于艉甲板上，平台结构分为铝制直升机甲板平台和平台支撑底座结构2部分，由不同分包商分别进行预制。其中，直升机甲板平台由分包商预制成形后以散件方式运输到船厂，再将直升机平台的舾装件及其附件一次性安装到位，并为直升机平台单独取CCS产品证书。在直升机平台上船安装的过程中，先在艉甲板定位安装平台支撑底座，在吊装直升机甲板平台时，要对甲板平台各个支腿进行精确测量，保证支腿与底座间的精确对位[10]。见图4。

图4 直升机平台安装就位

1.8 货油管系与外输系统改造

保留了货油舱内货油管系和泵舱内货油泵及货油管系，拆除了主甲板原船外输管系，增加了新的主甲板原油外输管架及管系，由新布置的原油外输管系连接至艉楼处的原油外输系统。

1.9 火炬塔

火炬塔结构位于艏部左舷主甲板上。火炬塔结构在场地进行独立预制，预制时，将其平放在胎架上，通过激光经纬仪测量定位，保证胎架的水平度，即保证火炬塔的垂向精度。火炬塔的结构主要由钢质圆管焊接而成，由于结构形式，管节点存在许多T、K、Y节点，在节点处容易产生应力集中，因而在对钢管装配时需要控制好装配间隙、同时重点关注焊接质量的控制，焊接完成后对T、K、Y节点进行打磨过渡，以消除焊接残余应力。

1.10 更换甲板吊机，增加甲板吊机休息臂

在拆除了主甲板原有的左右舷吊机后，在场地预制完成2个吊机基座、吊机柱体及吊机休息臂，通过吊装分别安装在主甲板左右舷。

1.11 多点系泊装置平台

多点系泊是FPSO的一种特殊系泊方式，适用于较好的工作海况环境[11]。“FPSO CYRUS”的作业海域波斯湾海域属于海况温和区域，四季风浪流条件改变频率低，因而该轮设计选用的系泊方式为多点系泊。该船改造后在主甲板艏艉2端左右舷共增加布置了4套多点系泊系统，每套系统由3条锚链组成，每条锚链通过导链管、导链器、止链器等装置直接将船体与地桩连接，将FPSO系泊在固定位置，井口平台采集的原油通过悬挂在FPSO艏部舷侧的立管从管汇进入FPSO的油气水处理系统。见图5。

图5 多点系泊装置平台

1.12 坞内维修

船舶进坞后，首先使用高压水枪清除船体水线以下海生物，然后根据坞修计划清理海底门、拆检维修通海阀、海底阀箱测厚与水压试验、海底塞密性试验、锚的清理与涂装、锚链修理与测径、中间轴承测量、艉轴下沉量测量、护轴套测量、舵系测量、舷外排水口测厚与修理、更换安装新的船体阴极保护系统、依据CCS审图中心批准的图纸勘划水下检验标志等。在完成坞内修理与试验项目后，由于FPSO未来将在工作海域服役10年不进坞，根据改造技术规格书，打砂去除原船油漆涂层，并重新施涂底漆和防污底漆。防污底油漆系统施涂完成后，由CCS核查确认防污底系统生产厂家出具的不含有机锡化合物的防污底系统声明以满足《国际控制船舶有害防污底系统公约》的相关要求。

1.13 系统安装调试

待所有设备与模块系统安装集成上船后，船体、轮机、电气各专业按照审批通过的调试大纲和调试程序对各系统进行逐项调试试验验收，对调试过程中发现的问题以问题清单(punch list)的形式进行记录和反馈，并通过召开三方调试协调会进行商讨解决。

2 改造技术问题与解决措施

2.1 货油舱双层底内底板沟槽腐蚀

测厚检查发现在货油舱下面双层底内内底板与内底纵骨角接处存在多处连续沟槽腐蚀区域，参见图6示例。

经过与船东方及设计部门、审图部门的反复讨论研究，在基于该FPSO改造过程中已对压载舱重新进行了防腐处理，年蚀耗率可按照轻微腐

图6 双层底内底板沟槽腐蚀示例

蚀处理的前提下，参考船级社规范中有关内底板最小厚度计算公式，计算后将双层底板的设计厚度由原先的15.5 mm降为13.0 mm。经过有限元强度计算分析，确认该厚度能够满足强度要求，同时要求在原双层底内底纵骨结构之间加装纵向加密纵骨(加密纵骨参见图7内底板背面区域“︱”符号标识构件)及三角肘板，以减小纵向构件的横向跨度，确保满足该区域侧向稳定的要求。

在加装纵向加密纵骨并添加肘板前，需要先统一更换所有腐蚀板厚低于13 mm的内底板。换板时，应注意对照原船设计图纸，保持所更换的新板厚度和材料级别与原船一致。同时由于沟槽腐蚀基本发生在纵骨根部位置，因此换板时应注意保持纵向构件的连续性。

图7 双层底内底区域截面示意

2.2 单锚单航次一水航行

改造设计方案中，FPSO将通过多点系泊的方式固定于作业海域，因而改造开工后，拆除了原油船左舷艏部的锚泊系统，只留下右舷艏部一套锚泊系统作临时系泊之用。由于该轮的改造工程分为2个阶段进行，第一阶段在深圳完成主船体改造及部分上部模块的新装；第二阶段在迪拜完成剩余上部模块的安装和系统调试。在深圳完成第一阶段改造工程后，该船需要从深圳自航到迪拜，因此向CCS申请免除左锚进行单航次一水航行。经与审图部门的反复讨论研究后，要求船东方向CCS提供以下资料并满足相关的评估审核要求：①基于在深圳改造完工状态的船舶舾装数需要重新计算并审批，锚的设备参数应满足CCS《海上浮式装置入级规范》的相关要求；②改造后的锚泊设备布置图、锚泊设备参数、从深圳航行至迪拜的航行路线和航行工况、航行途中紧急抛锚应急预案等需要通过设计审图部门的评估审核；③提供原有锚泊设备的产品证书交由CCS现场项目组审核备查。上述资料经过CCS的审核评估后，CCS最终同意了船东方的免除申请，在签发单航次船级证书报告时给出相应的备忘，限制该轮仅限于从深圳至迪拜进行单锚单航次一水航行。

2.3 舷灯和主桅灯可视范围受阻

“FPSO CYRUS”在改造后，其左右舷灯可视范围受甲板新增的吊机阻挡1°～2°，主桅灯可视范围被船艏火炬塔部分阻挡，不满足《国际海上避碰规则》中对桅灯和舷灯显示角度的要求。经过与船东方和CCS审图技术部门的讨论研究后，建议船东方增加以下改进措施：①在驾驶甲板2翼增加额外的瞭望；②船艏位置增加额外的瞭望；③在交通繁忙海域高级船员应在驾驶室值班；④在船舶自动识别系统(AIS)上张贴警示信息。在满足上述改进措施的情况下，由船东方向船旗国主管机关申请免除公约相关条款，并最终得到了船旗国的批准。

2.4 驾驶室可视视线被遮挡

E-House电力模块安装上甲板后，驾驶室可视视线被部分遮挡，不满足SOLAS公约对驾驶室可视视线范围的要求。

经过与船东方和CCS审图技术部门的讨论分析，建议船东方增加以下改进措施：①在船艏楼甲板设置临时遮蔽的观察处所；②船艏位置及驾驶甲板2翼增加额外的瞭望；③船舶配置CCTV监测周围海域交通情况；④进出港口时通知港口当局，并增加额外的安全措施。在满足上述改进措施的情况下，由船东方向船旗国主管机关申请免除公约相关条款，并最终得到了船旗国的批准。

[1] 周守为,曾恒一,范模.我国浮式生产储油装置的研制与开发[J].中国海上油气,2006,18(2):73-78.

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On the Key Points in the Conversion Plan of “FPSO CYRUS” from Oil Tanker to FPSO

LUODai,ZHENGNan

(Shenzhen Branch of China Classification Society, Shenzhen Guangdong 518052, China)

Based on “FPSO CYRUS” conversion project, the key parts of conversion plan from oil tanker to FPSO were introduced, such as structure inspection, dismantlement and refurbishment of facilities, docking repair, reconstruction of superstructure, retrofitting and strengthening of deck structure, construction and installation of topside modules and stools, conversion of cargo oil piping and crude oil transportation system, construction of flare tower and installation of spread-mooring positioning system and their notice proceedings.

FPSO; oil tanker; conversion; project management

U674.38

A

1671-7953(2017)06-0150-05

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.06.034

2017-02-15

2017-03-30

中国船级社总部重点项目

(CCS-HQ-BJ15U7700)

罗岱(1987—)，男，硕士，工程师

研究方向：船舶与海上设施检验