內轉塔式單點系泊系統解脫施工方案研究

王明龍 林華春

中海油能源發展股份有限公司湛江采油服務文昌分公司 廣東 湛江 524057

隨著海上油氣勘探與生產的不斷發展，越來越多的浮式生產儲存卸油船舶6FPSO被部署在海上進行石油生產。然而，這些FPSO在運營期間可能需要進行維修、保養、檢查或重新部署等作業，這就需要對其進行單點解脫作業。單點解脫作業是在確保安全的前提下對FPSO進行必要維護和操作的重要步驟。它要求合適的設備、專業知識和詳細的計劃，以確保作業的順利進行和成功完成。

以南海某油田的FPSO為例開展FPSO解脫方案研究，該FPSO的設計壽命一般為25年，但船體油漆的壽命最大為10到15年，因此，在連續在海上服役到油漆極限后后須從海上解脫進入船廠塢修。南海某油田FPSO基本參數如表1所示。

1 內轉塔式系泊系統簡介

單點系泊系統是一套內可解脫的永久系泊內轉塔系泊系統，水下系泊系統共 9 條錨腿，分成 3組互成 120°，每組 3 條錨腿。每條錨腿的組成包括上鋼纜、上錨纜、下鋼纜、下錨鏈、樁錨結構等組成。該系泊系統包括海底基盤系統、柔性立管、動態電纜、錐形浮筒、內轉塔、滑環系統、液壓系統、STP 浮筒鎖緊機構、導向滾輪、浮筒提升絞車和各種公用系統等組成[1]。內轉塔式單點系泊系統水下布置圖如圖1所示，內轉塔式單點系泊系統部分船上設備如圖2所示。

圖1 內轉塔單點系泊系統水下布置

圖2 FPSO單點系泊系統船體布置

2 解脫作業前準備

在進行單點解脫作業之前，首先需要進行規劃和準備工作，分析解脫作業的可行性和潛在風險，并制定相應的解脫作業計劃。在解脫作業前需要對設備功能測試與維修，提前準備施工資源，并確定滿足施工的前提條件。

2.1 設備功能測試與維修

單點系泊系統在FPSO上是一個比較特殊的系統，該系統的大部分設備在完成與船體連接后的生產運營階段不會頻繁使用。在FPSO解脫前需要對所有設備進行測試維保，尤其涉及液壓動力站、手動液壓站、浮筒提升系統、頂升滑移系統、STP 浮筒鎖緊系統以及單點艙給排水系統。在進行設備功能測試前，要先對設備的滑油、濾芯、軟管等容易老化的材料進行更換，并制定全面的測試計劃和嚴格的質量控制程序，以檢測設備的各項功能和性能指標。除了基本的啟動、關閉、指示燈和顯示等功能，我們還會對設備的核心功能、安全性能、穩定性和可靠性進行全面評估。本次FPSO解脫施工作業 根據實際情況在解脫前三個月和解脫前一周進行多次測試，解脫前三個月的測試防止出現維修困難設備的損壞情況，留出維修時間，解脫前一周進行多次測試是對設備進行充分運轉使設備達到最佳狀態。

2.2 施工資源

通過提前梳理準備充足的施工資源，包括專業的管理團隊及施工隊伍、專業的電纜拆裝作業隊伍、單點廠家技術支持團隊、足夠的拖輪資源和必要工具，以及精準的定位技術和設備[2]。在具體的施工過程中，施工資源的運用也是非常關鍵的。例如，在海上解脫作業時，管理團隊需要充分了解和掌握施工區域的海洋環境、水文氣象等信息，根據實際情況調整施工方案和資源分配。在拆裝過程中，拆裝作業隊伍需要嚴格遵守操作規程，避免損壞電纜和設備，同時要確保拆裝效率和安全性。單點廠家技術支持團隊則可以為施工隊伍提供技術支持和指導，幫助解決施工過程中可能遇到的技術難題。在未來的海上解脫施工作業中，應更加重視施工資源的準備和運用，以確保項目的順利進行和成功實施。

2.3 施工條件

當執行海上解脫施工作業時，必須對海況條件進行評估并采取相應的措施以確保安全。根據單點廠家建議并結合以往施工經營，分離堆棧與浮筒的施工作業海況不得超過有效波高2m，風速10m/s，適度海流0.5m/s。此外，在下放浮筒的施工作業海況不得超過1.5m有效波高，風速10m/s，同時存在適度海流0.5m/s。

為確保作業安全，制定了以下決策標準：需要有至少6h以上的良好天氣窗口，以保證操作的連續性。拖輪的限位能力必須符合要求，以確保能夠應對當前海況，并保持艏向控制的精度在±5°之內。在單點浮筒釋放階段，月池中心位置的移動范圍應控制在±5m以內，以確保操作安全。在作業開始前綜合考慮當前的天氣情況和拖輪能力，在滿足以上條件時決定作業時間。

3 解脫作業

3.1 設備拆除

解脫作業中的一個重要步驟是拆除工藝系統，以便提供空間進行解脫操作。這涉及拆除浮筒上端與轉塔連接的工藝管線及海纜，拆除收發球筒和海纜接線箱等設備，以及拆除單點艙內妨礙滑環堆棧頂升滑移的附件，例如旋轉平臺支撐結構、爬梯、通道和格柵板等。

3.2 FPSO 限位方案

船舶限位是將FPSO準確控制在所需位置[3]。定位需要經驗豐富的船長根據定位監測系統的信息，統一指揮主拖輪、輔助拖輪對FPSO的控制。在FPSO解脫作業期間有兩次比較關鍵的限位。

其一，是在單點浮筒支撐法蘭螺栓拆除時，需要實現單點軸承不發生相對轉動，采用的艏向限位方式如圖3所示。

圖3 FPSO艏向限位示意

其二，是準備釋放單點浮筒時，主拖在FPSO船艏、艉拖在船艉、輔助定位拖輪在船艏側方限制FPSO單點月池位置，采用的限位方式見圖4。

圖4 FPSO月池限位示意

3.3 頂升滑移

堆棧頂升滑移是解脫作業中另一個關鍵作業，其主要目的是將單點滑環堆棧滑移到單點艙一側，為浮筒下放創造空間。該系統包括液壓頂升滑移缸、滑移液壓缸和提供動力的液壓站等組件。

通過操作液壓缸，可以將滑環堆棧頂升并滑移到所需位置，為解脫作業提供充足的空間。堆棧頂升滑移系統的設計和應用需要考慮到頂升和滑移的平穩性和控制精度，以及系統的可靠性和安全性。

3.4 浮筒下放

FPSO保持在安全的系泊位置后，限位拖輪就位并在實施浮筒下放作業前開始限位。FPSO船艏吃水調整完成后對單點艙進行充水，當船艙水位與海平面持平后可以進行單點浮筒下放作業，將提升纜繩全部釋放完畢后，單點解脫作業也順利結束了。在整個作業過程中，需要持續進行安全措施和檢查，以確保人員和設備的安全。監測和記錄FPSO的位置、船舶姿態、拖纜張力等參數，以便及時調整和采取必要的安全措施。

4 結束語

解脫作業是一項存在一定風險和挑戰的任務，因此進行全面的風險評估并采取適當的應對策略非常重要。經過實踐驗證本技術方案切實可行，通過前期充分的計劃及合理安排可以有效降低施工風險和縮短施工周期[4]。本文對南海FPSO解脫作業中的關鍵節點進行分析研究，為后續內轉塔式單點系泊系統的FPSO解脫作業項目提供參考。