内转塔式单点系泊系统解脱施工方案研究

王明龙 林华春

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

随着海上油气勘探与生产的不断发展，越来越多的浮式生产储存卸油船舶6FPSO被部署在海上进行石油生产。然而，这些FPSO在运营期间可能需要进行维修、保养、检查或重新部署等作业，这就需要对其进行单点解脱作业。单点解脱作业是在确保安全的前提下对FPSO进行必要维护和操作的重要步骤。它要求合适的设备、专业知识和详细的计划，以确保作业的顺利进行和成功完成。

以南海某油田的FPSO为例开展FPSO解脱方案研究，该FPSO的设计寿命一般为25年，但船体油漆的寿命最大为10到15年，因此，在连续在海上服役到油漆极限后后须从海上解脱进入船厂坞修。南海某油田FPSO基本参数如表1所示。

1 内转塔式系泊系统简介

单点系泊系统是一套内可解脱的永久系泊内转塔系泊系统，水下系泊系统共 9 条锚腿，分成 3组互成 120°，每组 3 条锚腿。每条锚腿的组成包括上钢缆、上锚缆、下钢缆、下锚链、桩锚结构等组成。该系泊系统包括海底基盘系统、柔性立管、动态电缆、锥形浮筒、内转塔、滑环系统、液压系统、STP 浮筒锁紧机构、导向滚轮、浮筒提升绞车和各种公用系统等组成[1]。内转塔式单点系泊系统水下布置图如图1所示，内转塔式单点系泊系统部分船上设备如图2所示。

图1 内转塔单点系泊系统水下布置

图2 FPSO单点系泊系统船体布置

2 解脱作业前准备

在进行单点解脱作业之前，首先需要进行规划和准备工作，分析解脱作业的可行性和潜在风险，并制定相应的解脱作业计划。在解脱作业前需要对设备功能测试与维修，提前准备施工资源，并确定满足施工的前提条件。

2.1 设备功能测试与维修

单点系泊系统在FPSO上是一个比较特殊的系统，该系统的大部分设备在完成与船体连接后的生产运营阶段不会频繁使用。在FPSO解脱前需要对所有设备进行测试维保，尤其涉及液压动力站、手动液压站、浮筒提升系统、顶升滑移系统、STP 浮筒锁紧系统以及单点舱给排水系统。在进行设备功能测试前，要先对设备的滑油、滤芯、软管等容易老化的材料进行更换，并制定全面的测试计划和严格的质量控制程序，以检测设备的各项功能和性能指标。除了基本的启动、关闭、指示灯和显示等功能，我们还会对设备的核心功能、安全性能、稳定性和可靠性进行全面评估。本次FPSO解脱施工作业 根据实际情况在解脱前三个月和解脱前一周进行多次测试，解脱前三个月的测试防止出现维修困难设备的损坏情况，留出维修时间，解脱前一周进行多次测试是对设备进行充分运转使设备达到最佳状态。

2.2 施工资源

通过提前梳理准备充足的施工资源，包括专业的管理团队及施工队伍、专业的电缆拆装作业队伍、单点厂家技术支持团队、足够的拖轮资源和必要工具，以及精准的定位技术和设备[2]。在具体的施工过程中，施工资源的运用也是非常关键的。例如，在海上解脱作业时，管理团队需要充分了解和掌握施工区域的海洋环境、水文气象等信息，根据实际情况调整施工方案和资源分配。在拆装过程中，拆装作业队伍需要严格遵守操作规程，避免损坏电缆和设备，同时要确保拆装效率和安全性。单点厂家技术支持团队则可以为施工队伍提供技术支持和指导，帮助解决施工过程中可能遇到的技术难题。在未来的海上解脱施工作业中，应更加重视施工资源的准备和运用，以确保项目的顺利进行和成功实施。

2.3 施工条件

当执行海上解脱施工作业时，必须对海况条件进行评估并采取相应的措施以确保安全。根据单点厂家建议并结合以往施工经营，分离堆栈与浮筒的施工作业海况不得超过有效波高2m，风速10m/s，适度海流0.5m/s。此外，在下放浮筒的施工作业海况不得超过1.5m有效波高，风速10m/s，同时存在适度海流0.5m/s。

为确保作业安全，制定了以下决策标准：需要有至少6h以上的良好天气窗口，以保证操作的连续性。拖轮的限位能力必须符合要求，以确保能够应对当前海况，并保持艏向控制的精度在±5°之内。在单点浮筒释放阶段，月池中心位置的移动范围应控制在±5m以内，以确保操作安全。在作业开始前综合考虑当前的天气情况和拖轮能力，在满足以上条件时决定作业时间。

3 解脱作业

3.1 设备拆除

解脱作业中的一个重要步骤是拆除工艺系统，以便提供空间进行解脱操作。这涉及拆除浮筒上端与转塔连接的工艺管线及海缆，拆除收发球筒和海缆接线箱等设备，以及拆除单点舱内妨碍滑环堆栈顶升滑移的附件，例如旋转平台支撑结构、爬梯、通道和格栅板等。

3.2 FPSO 限位方案

船舶限位是将FPSO准确控制在所需位置[3]。定位需要经验丰富的船长根据定位监测系统的信息，统一指挥主拖轮、辅助拖轮对FPSO的控制。在FPSO解脱作业期间有两次比较关键的限位。

其一，是在单点浮筒支撑法兰螺栓拆除时，需要实现单点轴承不发生相对转动，采用的艏向限位方式如图3所示。

图3 FPSO艏向限位示意

其二，是准备释放单点浮筒时，主拖在FPSO船艏、艉拖在船艉、辅助定位拖轮在船艏侧方限制FPSO单点月池位置，采用的限位方式见图4。

图4 FPSO月池限位示意

3.3 顶升滑移

堆栈顶升滑移是解脱作业中另一个关键作业，其主要目的是将单点滑环堆栈滑移到单点舱一侧，为浮筒下放创造空间。该系统包括液压顶升滑移缸、滑移液压缸和提供动力的液压站等组件。

通过操作液压缸，可以将滑环堆栈顶升并滑移到所需位置，为解脱作业提供充足的空间。堆栈顶升滑移系统的设计和应用需要考虑到顶升和滑移的平稳性和控制精度，以及系统的可靠性和安全性。

3.4 浮筒下放

FPSO保持在安全的系泊位置后，限位拖轮就位并在实施浮筒下放作业前开始限位。FPSO船艏吃水调整完成后对单点舱进行充水，当船舱水位与海平面持平后可以进行单点浮筒下放作业，将提升缆绳全部释放完毕后，单点解脱作业也顺利结束了。在整个作业过程中，需要持续进行安全措施和检查，以确保人员和设备的安全。监测和记录FPSO的位置、船舶姿态、拖缆张力等参数，以便及时调整和采取必要的安全措施。

4 结束语

解脱作业是一项存在一定风险和挑战的任务，因此进行全面的风险评估并采取适当的应对策略非常重要。经过实践验证本技术方案切实可行，通过前期充分的计划及合理安排可以有效降低施工风险和缩短施工周期[4]。本文对南海FPSO解脱作业中的关键节点进行分析研究，为后续内转塔式单点系泊系统的FPSO解脱作业项目提供参考。