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(中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司，廣東 湛江 524057)

內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點錐形浮筒的維護

李海，王振

(中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司，廣東 湛江 524057)

考慮到錐形浮筒是單點與FPSO的受力接觸，通過液壓大鉗鎖定錐形浮筒，保證單點系統(tǒng)的穩(wěn)定，使FPSO固定在作業(yè)區(qū)域水域中，通過對錐形浮筒的檢測、維護，保證其正常工況，使其能承受設(shè)計的風(fēng)、浪、流載荷，保證單點系泊系統(tǒng)穩(wěn)定工況，為海上油田生產(chǎn)提供安全保障。

FPSO；單點；內(nèi)轉(zhuǎn)塔；錐形浮筒

單點系統(tǒng)是浮試生產(chǎn)儲油裝置(FPSO)核心設(shè)備，是FPSO能固定在海面的保證。內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點系泊系統(tǒng)多用于永久式系泊系統(tǒng)[1]，按浮試生產(chǎn)儲油裝置所在海域的海況條件及浮式生產(chǎn)儲油裝置不解脫的極端工況下進行設(shè)計。其直接功能①是系泊浮式生產(chǎn)儲油裝置，使浮試生產(chǎn)儲油裝置以單點為軸隨風(fēng)、浪和水流而轉(zhuǎn)動；②是通過單點的轉(zhuǎn)接，從井口平臺經(jīng)海管的原油被輸送到浮試生產(chǎn)儲油裝置，而浮試生產(chǎn)儲油裝置的電源通過單點電滑環(huán)井海底電纜傳輸?shù)礁浇木谄脚_進行電力輸送。整個單點由系泊系統(tǒng)、錐形浮筒、液壓操作系統(tǒng)、滑環(huán)、通風(fēng)及探測消防等系統(tǒng)組成[2]。錐形浮筒通過系泊系統(tǒng)固定在FPSO底部，上部連接生產(chǎn)滑環(huán)、電滑環(huán)、液壓油滑環(huán)、公用滑環(huán)等單點系統(tǒng)的核心設(shè)備。浮試生產(chǎn)儲油裝置FPSO通過錐形浮筒上的軸承總成，在風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷作用下，繞系泊中心轉(zhuǎn)動[3]。錐形浮筒位置如圖1。錐形浮筒在單點系統(tǒng)中起著承上啟下，固定單點系統(tǒng)的作用，所以對錐形浮筒建立檢測、維護制度十分必要。

圖1 錐形浮筒位置示意

1 內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點錐形浮筒介紹

單點系統(tǒng)的錐形浮筒是一個錐形筒，上細下粗，見圖2。

圖2 錐形浮筒結(jié)構(gòu)示意

錐形筒的上部設(shè)有一套軸承總成，包括生產(chǎn)滑環(huán)、電滑環(huán)、液壓油滑環(huán)、公用滑環(huán)(控制信號、氮氣和低壓電等)，以及通信旋轉(zhuǎn)頭系統(tǒng)組成，錐形筒的下部(固定部分)與系泊錨鏈[4]相連，使其固定在指定的海域內(nèi)。錐形浮筒上部(轉(zhuǎn)動部分)通過機械鎖緊裝置與浮試生產(chǎn)儲油裝置聯(lián)成一體，是單點系統(tǒng)受力集中部分[5]。錐形浮筒上部有一基座，用以支撐旋轉(zhuǎn)頭。筒體中間有電纜通道孔和油氣通道孔，根據(jù)油田設(shè)計方案設(shè)計其通道孔的而數(shù)量。浮筒下部是系泊錨鏈眼環(huán)，用于連接系泊錨鏈。錐形浮筒上下部各有一個軸承，軸承承受筒體的力矩，并保持和船體能夠轉(zhuǎn)動。浮試生產(chǎn)儲油裝置在回接前或解脫后，該浮筒將留在海中某一深度，呈懸浮狀態(tài)。

密封件是錐形浮筒的重要部件之一，對單點系統(tǒng)的可靠性與安全性起著至關(guān)重要的作用。常用的密封件材料主要有橡膠改性材料和聚四氟乙烯改性材料[6]。

錐形浮筒上部有兩道水密封，分別是上軸承部位的動密封，船體和錐形浮筒之間的靜密封，動、靜密封都為氣囊式結(jié)構(gòu)，需要充注一定壓縮空氣或者氮氣，使之氣囊膨脹，起到密封作用。通常動密封充氣以壓力為50 kPa,靜密封充氣壓力為50 kPa,最大壓力不超過300 kPa。

STP錐形浮筒由10個液壓鉗夾持，使得單點系泊與整個船體結(jié)合成一體，從而將浮式生產(chǎn)儲海洋石油系留在油田水域。每套液壓鎖緊裝置[7]由液壓缸、伸縮臂、導(dǎo)向裝置、伸縮臂前端卡頭墊塊、伸縮臂底部半圓軸承、軸承銅制滑塊、螺紋鎖緊固定裝置等組成。該鎖緊裝置是由單點系統(tǒng)獨立的液壓裝置(HPU)控制，是整個單點系統(tǒng)關(guān)鍵的部件之一[8]，如圖3。

圖3 液壓鉗鎖緊裝置示意

由于錐形浮筒裝置長期處于風(fēng)、浪、流、潮水等交替作用之下，外界環(huán)境十分惡劣，所以錐形浮筒必須具有更高的安全性和穩(wěn)定性。加上錐形浮筒連接著固定錨鏈，增加了浮筒的垂直載荷。為減少垂直載荷影響，增加浮式裝置的載重能力，可在系泊錨鏈上安置嵌入式浮筒減少作用在錐形浮

筒的垂直載荷[9]，或者用鋼纜代替錨鏈[10]?？紤]到海上設(shè)施遠離陸地，維護支持條件有限、維修條件差、檢測周期長等因素限制，因此要求錐形浮筒的結(jié)構(gòu)具有強耐腐蝕和高強度[11]。

隨著海洋石油事業(yè)向深海開展，使用內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點系統(tǒng)的浮試生產(chǎn)儲油裝置(FPSO)也正在逐步增加,由于單點系統(tǒng)的故障和不穩(wěn)定性引發(fā)的事件也時有發(fā)生，因此有必要對單點系統(tǒng)的核心部件建立檢測、維護制度，增加單點系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證海上油田的安全生產(chǎn)。

2 錐形浮筒的維護

2.1 錐形浮筒維護原則

錐形浮筒作為單點系泊系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其維護策略必須以保證其可靠性、穩(wěn)定性為中心，預(yù)防性維護為主策略。根據(jù)對關(guān)鍵設(shè)備維保的要求，建立預(yù)防性維護制度，定期對錐形浮筒及其附屬設(shè)備進行維護、檢驗和檢測，及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障，保障錐形浮筒的穩(wěn)定。

2.2 錐形浮筒維護管理措施

1)加強維護人員技術(shù)和技能的培訓(xùn)。2)建立操作維護的制度和的程序文件。3)嚴(yán)格按照設(shè)備操作和維修手冊的推薦方法進行維護。4)定期聘請設(shè)備廠商技術(shù)人員對錐形浮筒進行檢查、維護和檢測。5)及時消除發(fā)現(xiàn)的問題和隱患，不能及時消除的，必須有臨時解決方案。

2.3 錐形浮筒維護方案

根據(jù)5年檢驗要求(見表1)，針對錐形浮筒制訂維護和管理方法，制定錐形浮筒的預(yù)防維修策略和5年檢驗計劃如下。

1)檢查錐形浮筒表面防腐層的防腐情況，如果發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上有裂痕變形等非正常情況，需要進行無損探傷檢驗。

2)檢查錐形浮筒底部腐蝕情況，檢查犧牲陽極的情況，檢測腐蝕電位，清理錐形浮筒周圍的海生物。

3)檢查動、靜密封是否泄漏，充氣壓力是否在正常范圍，正常充氣壓力為50 kPa,最大壓力不超過300 kPa。

表1 單點錐形浮筒5年檢驗計劃

4)檢查液壓大鉗對錐形浮筒的鎖緊情況，檢查鎖緊裝置的螺栓是否松動，液壓是否正常鎖墊塊是否偏移，檢查液壓管線是否有泄，對潤滑部位加注潤滑脂等[12]。

除了按照以上計劃進行預(yù)防維護策略對錐形浮筒進行維護，還要及時處理由于極端天氣等原因出現(xiàn)的隱患、故障，從而保證單點系統(tǒng)的安全。

3.4 錐形浮筒密封氣囊更換

密封氣囊一旦破損失效，就會導(dǎo)致海水滲入，如果巧遇臺風(fēng)等惡劣的自然天氣時，人員撤離無人值守，單點艙很有可能被淹沒，導(dǎo)致艙內(nèi)設(shè)備的無法操作甚至無法使用。密封氣囊在使用一段時間后會有擠出、泄漏、無法壓緊等問題，現(xiàn)場采取的措施是更換并固定氣囊，一般氣囊固定采用在壓板下加設(shè)魔術(shù)貼以加大壓板與氣囊摩擦力的方式來固定氣囊，作業(yè)步驟如下。

1)對損壞的氣囊進行泄壓，拆除壓板，割斷密封氣囊并將其取出。

2)檢查新的密封氣囊外觀，將新的密封氣囊預(yù)安裝密封槽，測量長度，割斷多余管線。將管線固定到上方支架上，清理管線接頭。調(diào)制專用管頭粘結(jié)膠水，將管頭連接粘結(jié)好，等待固化8 h,見圖4。

圖4 管頭連接并粘結(jié)

3)清理壓板表面，將魔術(shù)貼用406膠水分段貼在壓板與氣囊的接觸面上。見圖5。

圖5 粘上魔術(shù)貼的壓板

4)將連接好的氣囊充氣試漏。抽掉密封槽內(nèi)剩余污水。

5)清潔氣囊表面，在與壓板接觸的地方貼上魔術(shù)貼，壓入壓板，回裝。

6)清潔密封槽，在密封槽表面涂抹黃油。將貼好魔術(shù)貼的氣囊壓入密封槽。見圖6。

圖6 貼好魔術(shù)貼的氣囊壓入密封槽

7)回裝氣囊壓板，對氣囊進行打壓測漏。見圖7。

圖7 氣囊回裝后打壓測漏

[1] 張武奎,劉振國,宋孺鑫.發(fā)展中的浮式生產(chǎn)儲卸油裝置(FPSO)關(guān)鍵技術(shù)[J].中國造船,2005(10):21-30.

[2] 譚耀模.FPSO單點系泊系統(tǒng)檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].船海工程，2014(5):25-28.

[3] 譚家翔.深水FPSO發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].船海工程，2016(5):65-69，75.

[4] 薛士輝，李懷亮，胡雪峰.內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點系泊系統(tǒng)及安裝工藝介紹[J].中國造船，2008(增刊)：243-250.

[5] 徐亦斌，肖熙，趙耕賢.內(nèi)轉(zhuǎn)塔式FPSO局部強度分析研究[J].中國海洋平臺,2004(3):17-19.

[6] 劉生法.內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點系泊系統(tǒng)介紹[J].廣東造船,2014(2):25-31.

[7] 姜進方，劉雪宜，閆峰，等.流花11-1油田內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點系泊系統(tǒng)的修復(fù)[C].中國造船,2009,50(增刊):915-920.

[8] 高偉，高小燕.液壓鎖緊裝置在機身預(yù)緊中的應(yīng)用[J]耳液壓氣動與密封,2009(3):55-57.

[9] 呂立功，景勇,劉振國.FPSO系泊系統(tǒng)設(shè)計上的考慮[J].中國造船,2005(11):348-356.

[10] 譚靜軒，劉振國.FPSO-STP中深水單點系泊系統(tǒng)[J].中國造船,2005(11):341-347.

[11] 《海洋石油工程設(shè)計指南》編委會.海洋石油工程設(shè)計、指南海洋石油工程FPSO與單點系泊系統(tǒng)設(shè)計[M.]北京:石油工業(yè)出版社,2008.

[12] 韋海明.南海典型FPSO生產(chǎn)運營技術(shù)與實踐[M].北京:石油工業(yè)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，工程師

研究方向：FPSO單點、裝載以及FPSO應(yīng)對臺風(fēng)策略