关键词：FPSO系统；检修必要性；深海；巴西
引言
人类社会的发展离不开能源的支持，随着陆地油气资源的逐渐减少和社会对油气资源需求的日益增加，海洋油气资源尤其是深海油气资源的重要性逐渐凸显。
巴西深海蕴藏着丰富的油气资源，FPSO作为主要深海油气开发系统，在推动其安全高效开发中发挥着重要作用[1]。但受自然环境和自身因素影响，长年系泊在海洋环境中的FPSO船体和生产系统易于发生腐蚀和疲劳损伤，严重影响其安全性和稳定性。因此，通过对FPSO系统检修必要性进行分析，对于确保巴西深海FPSO安全高效运行和保障海洋油气安全具有重要现实意义。
一、FPSO系统概述
Floating Production Storage and Offloading（FPSO），即浮式生产储卸油装置，是集海上油气生产、处理和分离、原油存储和卸载、公用设施应用、以及水下生产控制系统等为一体的大型海上油气开发生产设施，它与水下立管、脐带缆、海底管汇、海底采油树以及海上穿梭油轮等组成一套完整的海上油气生产系统[2-3]。
20 世纪 70 年代末，壳牌石油公司首次提出 FPSO 概念，并通过油船改装将其用于近海油田开发，从此拉开了FPSO参与海洋油气开发的序幕[4]。随着盐下大型油田相继投入开发，巴西已经成为全球FPSO数量最多的国家和地区之一。
二、FPSO系统构成
目前巴西深海在产FPSO主要由系泊系统、转塔结构、生产和存储等船体系统设施、以及装卸载系统和穿梭油轮四部分构成。
（1）系泊系统。系泊系统通常由锚链、绳索和锚组成。FPSO作为在海上浮动的生产船体设施，通过系泊系统固定在海上，由缆绳连接至转塔结构。因此它不仅能固定在海上，而且还可以随着海风、海浪和海流的影响进行自由旋转。在水深超过2000米巴西海域，FPSO通常采用多角度和多方位复合系泊系统固定。
（2）转塔结构。它是一种钢性结构体系，在上部与FPSO系统相连接，在下部通过系泊系统与水下生产系统相连接。该结构在顶部安装旋转装置，因此FPSO船体可以随海风、海浪和海流进行自由旋转。
（3）生产和存储等船体系统设施。生产系统是FPSO系统中最为核心的组成部分[5]，深海生产井中采出的原油通过海底管线进入FPSO系统，经生产系统实现对油、气、水的三相分离；经净化处理和计量后合格的原油存储到FPSO存储仓；污水经多次处理后进入污水处理系统，符合排放标准后排放入海；分离出的伴生气经压缩后除湿、洗涤、烘干、除二氧化碳等多道工序后用于FPSO系统自身发电、外输、回注、气举和燃烧放空等多种用途。
（4）装卸载系统和穿梭油轮。处理后的原油定期通过穿梭油轮以船对船交油的方式卸载。目前巴西海域内穿梭油轮均装有动力定位系统和装卸载系统，通过液态压力操作，原油以软管形式实现从FPSO存储仓到穿梭油轮的安全卸载。
三、FPSO系统优点
与其它海洋生产设施相比，FPSO系统优点主要表现在以下四方面：
（1）原油处理、存储和卸载一体化。FPSO船体设计体积大、内部生产模块多，是集海上油气生产、处理和分离、原油存储和卸载等应用为一体的海上生产系统，能够实现深海油气开发生产一体化，提高了油气生产的经济性和便捷性。
（2）原油处理能力和存储能力较大。目前在产FPSO的设计和处理能力均得到较大程度提升。巴西海域近年来投产的FPSO系统最大原油处理能力达到18万桶/天，天然气处理能力达到800万方/天，原油存储能力超过到150万桶。
（3）船体稳定，适应风浪能力强。FPSO系统通过海底系泊缆固定，并安装有动力定位装置，能够适应海上海风、海浪和海流等恶劣天气变化带来的影响，保持船体稳定和持续高效生产。
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（4）后期动迁方便，再利用程度高。在深海油田废弃后，FPSO船体可以快捷地动迁至船坞厂进行废弃处理或者升级改造。废弃后的船体可以根据需要改装；升级改造后的船体可以应用于新的海洋油田开发。
四、FPSO系统检修必要性
2010年墨西哥湾“深海地平线”平台爆炸事件发生后，海洋油气安全问题越来越受到各国政府和国际石油公司的重视[6]。为确保深海FPSO安全高效运行，避免海上灾难的发生，本文从海洋自然环境影响、海洋生态环境要求、FPSO系统完整性要求、以及法律和法规要求四个方面对实施FPSO检修必要性进行分析。
1.海洋自然环境影响
（1）海风、海浪和海流影响：海洋气候恶劣，海风、海浪以及台风、海冰、风暴潮等灾害性天气时常出现。海风、海浪和海流等会使FPSO一定范围内运动，间接对水下生产设施、立管和系泊系统等造成损坏；台风等天气可造成FPSO船体、关键部件松动和损伤，严重时可导致原油泄漏并造成海洋环境污染。
（2）温度、湿度和盐度影响：与陆上相比，海上属于高温、高湿和高盐环境，强对流天气、季风和浓雾等海洋环境容易引起FPSO船体和生产系统模块的腐蚀，进而降低其安全性能和运行效率，缩短服务寿命。
2.海洋生态环境要求
随着FPSO生产系统的广泛应用，对海洋环境安全尤其是海洋生态环境所造成的风险日渐突出。海洋生产事故除了造成人员伤亡和生产设施受损外,原油泄漏会造成海洋环境污染，严重影响海洋生态系统。
2010年4月20日发生的墨西哥湾“深海地平线”平台爆炸是石油工业历史上最大的海上石油泄漏事故。该事故不仅造成了11人死亡和平台被毁，而且泄露的原油给墨西哥湾及其周边地区海域生态环境造成了严重影响，经济损失巨大。
3.FPSO系统完整性要求
随着服务时间增长，受自然环境和自身因素等影响，FPSO船体和生产系统组件发生腐蚀和疲劳损伤等可能性不断增长，进而影响FPSO安全运行和油田高效开发。因此，通过对FPSO开展系统评估、监测和维修，提前识别出影响人员健康和安全、以及可能影响其安全运行的潜在风险，保证FPSO系统资产完整性。
4.法律和法规要求
目前，各国政府在法律和法规上均对在其港口或领海内设计和运行的海上生产设施做出了详细要求，国际上最普遍接受的海上生产设施运行标准是ISO 19900“石油和天然气工业-海上结构”标准，该标准详细阐述了海上生产设施的设计准则和现有结构的评估准则。巴西海域范围内在产的FPSO等海上生产设施的检查和检修，均受巴西海军、巴西石油管理局（ANP）、巴西劳动和就业部、以及国际船级社等部门和机构颁布的标准指导和约束。
结束语
综上所述，本文通过对FPSO系统及构成进行阐述，并从四个方面对FPSO检修必要性进行分析，为确保巴西深海FPSO安全高效运行和保障海洋油气安全生产提供指导意义。
参考文献
[1] Ali A.B, Leandro O.S, Daniel J.D,et al.Energy optimization of an FPSO operating in the Brazilian Pre-salt region[J].Energy 2018 (164)390-399.
[2] 杭岑.深水FPSO水动力性能及随机响应研究[D].江苏科技大学,2015.
[3] 黄秋盈.南海海域FPSO环境影响研究[D].武汉理工大学,2011.
[4] 肖文伟.海洋工程FPSO改造生产设计关键环节研究及应用[D].华南理工大学，2013.
[5] 孙强.基于实测的浮式海洋平台系泊系统分析与评价[D].大连理工大学，2011.
[6] 崔凤,张双双.海洋开发与环境风险-美国墨西哥湾溢油事件评析[J].中国海洋大学学报 (社会科学版) 2011(5):6-10.
论文作者:赵文芳
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/28
标签：系统论文; 油气论文; 巴西论文; 船体论文; 深海论文; 海上论文; 海洋论文; 《科学与技术》2019年第20期论文;