內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)錐形浮筒的維護(hù)

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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(diǎn)錐形浮筒的維護(hù)

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(diǎn)與FPSO的受力接觸，通過(guò)液壓大鉗鎖定錐形浮筒，保證單點(diǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定，使FPSO固定在作業(yè)區(qū)域水域中，通過(guò)對(duì)錐形浮筒的檢測(cè)、維護(hù)，保證其正常工況，使其能承受設(shè)計(jì)的風(fēng)、浪、流載荷，保證單點(diǎn)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(diǎn)；內(nèi)轉(zhuǎn)塔；錐形浮筒

單點(diǎn)系統(tǒng)是浮試生產(chǎn)儲(chǔ)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(diǎn)系泊系統(tǒng)多用于永久式系泊系統(tǒng)[1]，按浮試生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置所在海域的海況條件及浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置不解脫的極端工況下進(jìn)行設(shè)計(jì)。其直接功能①是系泊浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置，使浮試生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置以單點(diǎn)為軸隨風(fēng)、浪和水流而轉(zhuǎn)動(dòng)；②是通過(guò)單點(diǎn)的轉(zhuǎn)接，從井口平臺(tái)經(jīng)海管的原油被輸送到浮試生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置，而浮試生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置的電源通過(guò)單點(diǎn)電滑環(huán)井海底電纜傳輸?shù)礁浇木谄脚_(tái)進(jìn)行電力輸送。整個(gè)單點(diǎn)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(cè)消防等系統(tǒng)組成[2]。錐形浮筒通過(guò)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(diǎn)系統(tǒng)的核心設(shè)備。浮試生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置FPSO通過(guò)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(dòng)[3]。錐形浮筒位置如圖1。錐形浮筒在單點(diǎn)系統(tǒng)中起著承上啟下，固定單點(diǎn)系統(tǒng)的作用，所以對(duì)錐形浮筒建立檢測(cè)、維護(hù)制度十分必要。

圖1 錐形浮筒位置示意

1 內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)錐形浮筒介紹

單點(diǎn)系統(tǒng)的錐形浮筒是一個(gè)錐形筒，上細(xì)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(hào)、氮?dú)夂偷蛪弘姷?，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(dòng)部分)通過(guò)機(jī)械鎖緊裝置與浮試生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置聯(lián)成一體，是單點(diǎn)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(jì)方案設(shè)計(jì)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(gè)軸承，軸承承受筒體的力矩，并保持和船體能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。浮試生產(chǎn)儲(chǔ)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(duì)單點(diǎn)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(dòng)密封，船體和錐形浮筒之間的靜密封，動(dòng)、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?dú)猓怪畾饽遗蛎?，起到密封作用。通常?dòng)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(guò)300 kPa。

STP錐形浮筒由10個(gè)液壓鉗夾持，使得單點(diǎn)系泊與整個(gè)船體結(jié)合成一體，從而將浮式生產(chǎn)儲(chǔ)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(diǎn)系統(tǒng)獨(dú)立的液壓裝置(HPU)控制，是整個(gè)單點(diǎn)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(zhǎng)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]。考慮到海上設(shè)施遠(yuǎn)離陸地，維護(hù)支持條件有限、維修條件差、檢測(cè)周期長(zhǎng)等因素限制，因此要求錐形浮筒的結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)耐腐蝕和高強(qiáng)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(diǎn)系統(tǒng)的浮試生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置(FPSO)也正在逐步增加,由于單點(diǎn)系統(tǒng)的故障和不穩(wěn)定性引發(fā)的事件也時(shí)有發(fā)生，因此有必要對(duì)單點(diǎn)系統(tǒng)的核心部件建立檢測(cè)、維護(hù)制度，增加單點(diǎn)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(hù)

2.1 錐形浮筒維護(hù)原則

錐形浮筒作為單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其維護(hù)策略必須以保證其可靠性、穩(wěn)定性為中心，預(yù)防性維護(hù)為主策略。根據(jù)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備維保的要求，建立預(yù)防性維護(hù)制度，定期對(duì)錐形浮筒及其附屬設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、檢驗(yàn)和檢測(cè)，及時(shí)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(hù)管理措施

1)加強(qiáng)維護(hù)人員技術(shù)和技能的培訓(xùn)。2)建立操作維護(hù)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(cè)的推薦方法進(jìn)行維護(hù)。4)定期聘請(qǐng)?jiān)O(shè)備廠商技術(shù)人員對(duì)錐形浮筒進(jìn)行檢查、維護(hù)和檢測(cè)。5)及時(shí)消除發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和隱患，不能及時(shí)消除的，必須有臨時(shí)解決方案。

2.3 錐形浮筒維護(hù)方案

根據(jù)5年檢驗(yàn)要求(見表1)，針對(duì)錐形浮筒制訂維護(hù)和管理方法，制定錐形浮筒的預(yù)防維修策略和5年檢驗(yàn)計(jì)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(jìn)行無(wú)損探傷檢驗(yàn)。

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

3)檢查動(dòng)、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(guò)300 kPa。

表1 單點(diǎn)錐形浮筒5年檢驗(yàn)計(jì)劃

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

除了按照以上計(jì)劃進(jìn)行預(yù)防維護(hù)策略對(duì)錐形浮筒進(jìn)行維護(hù)，還要及時(shí)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(diǎn)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(huì)導(dǎo)致海水滲入，如果巧遇臺(tái)風(fēng)等惡劣的自然天氣時(shí)，人員撤離無(wú)人值守，單點(diǎn)艙很有可能被淹沒(méi)，導(dǎo)致艙內(nèi)設(shè)備的無(wú)法操作甚至無(wú)法使用。密封氣囊在使用一段時(shí)間后會(huì)有擠出、泄漏、無(wú)法壓緊等問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)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(lái)固定氣囊，作業(yè)步驟如下。

1)對(duì)損壞的氣囊進(jìn)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(cè)量長(zhǎng)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(duì)氣囊進(jìn)行打壓測(cè)漏。見圖7。

圖7 氣囊回裝后打壓測(cè)漏

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

[2] 譚耀模.FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[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(shì)[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(diǎn)系泊系統(tǒng)及安裝工藝介紹[J].中國(guó)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(qiáng)度分析研究[J].中國(guó)海洋平臺(tái),2004(3):17-19.

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

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

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

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[11] 《海洋石油工程設(shè)計(jì)指南》編委會(huì).海洋石油工程設(shè)計(jì)、指南海洋石油工程FPSO與單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)[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(yùn)營(yíng)技術(shù)與實(shí)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(diǎn)、裝載以及FPSO應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)策略