单点系泊和浮式生产系统

系泊系统4.1 一般规定4.1.1 船式浮式装置系泊于单点系泊装置（下称单点系泊）上，也可采用多点定位系统；半潜式浮式装置一般采用多点定位系泊系统系泊于海上。

4.1.2 单点系泊装置的形式可包括但不限于：内转塔式单点系泊装置、外转塔式单点系泊装置、悬链式浮筒单点系泊装置、单锚腿浮筒单点系泊装置、塔架软刚臂式单点系泊装置。

4.1.3 浮式装置定位系泊系统的设计、建造和维护应符合发证检验机构的规范及标准和/或所用的规范及标准。

4.1.4 临时系泊设备（1）浮式装置除应配备定位系泊系统及设备外，还应配备供应其在迁航、移位和在港口系泊使用的临时系泊设备。

（2）临时系泊设备包括锚、锚链、锚机、拖航及附属设施，一般应按照发证检验机构的规范配备。

但基于油（气）田生产寿命，迁航海域及持续时间等因素，对船式浮式装置作业者可向安全办公室提出正式的书面专题申请，经批准后可免装一套临时系泊设备和/或在浮式装置就位后拆除全部或部分的临时系泊设备。

（3）对半潜式浮式装置，如果其定位系泊设备中有两套满足临时系泊设备的要求，则此定位系泊设备可以替代本条要求的临时系泊设备。

4.1.5锚链舱及其锚链管应水密延伸到露天甲板。

锚链舱如设有出入口，则该开口应以坚固的钢质盖及紧密螺栓关闭与紧固。

锚链管应设有永久附连其上的关闭装置以减少进水。

4.1.6 锚泊及系泊设备及相应的材料应经发证检验机构批准，并具有合格证书。

4.2定位系泊系统4.2.1定位系泊系统一般可分为：（1）多点系泊系统；（2）各种形式的单点系泊系统，此类系泊系统又可分为：a）无推力器辅助的系泊系统；及b）推力器辅助的系泊系统。

（3）动力定位系统4.2.2系泊索系泊索可由钢缆、纤维缆、锚链或以上各种系泊索的组合而构成。

系泊索上还可设有弹性浮筒和/或重块。

当系泊索上采用弹性浮筒和/或重块时，则应考虑其加速及可能的共振效应的影响。

4.2.3预张力确定浮式装置平均偏移时，允许调整预张力大小，以优化系泊索张力分布。

FPSO单点系泊水动力响应研究综述0 引言浮式生产储油船(Floating Production，Storage and Offloading System，简称FPSO)最早出现在1977年，是西班牙壳牌公司将一艘商业游船改装而成的，并服役于地中海的卡斯特伦油田。

FPSO的概念包括FSP(Floating Storage and Offloading)，即浮式储油卸油装置，集成了处理、生产、储油及外输等多种功能，一艘FPSO实际上就是一个海上移动的大型石油加工厂。

FPSO没有动力，通过位于艏部的单点系泊装置长期系泊在油田附近，与采油输油装置、穿梭油船组成一套完整的生产系统，是海上石油开发的重要战略装备，如图1.1。

FPSO可以比较方便地转移避险或重复使用，与其产生的附加产值相比，造价较低，并且对于传统的导管架平台或者重力式平台，随着水深的增加制造成本以及安装维护成本都大幅增加，FPSO由于只需系泊系统固定在指定区域，因此随水深的增加成本增加相对较少。

因其几乎适用于所有水深，逐渐成为石油开发的主流工具。

图1 FPSO生产系统Fig1 FPSO production system大多数FPSO都采用单点系泊系统，其特点是FPSO可以绕其上一点自由转动，从而长期系泊定位于特定海域进行油气的生产作业，在环境荷载条件下产生风标效应，最大程度地减少风浪流的作用力。

同时单点系泊系统也有利于穿梭油轮卸油，油轮与FPSO艏艉串联，两浮体同时绕系泊点自由转动，操作方便安全。

根据水深和环境荷载的不同，目前发展的单点系泊（SPM）类型有单锚腿系泊(SALM)，悬锚腿系泊(CALM)，转塔式系泊(Turret Mooring)和软刚臂系泊(Soft Yoke Mooring)等多种类型。

常规水深、深水及超深水中应用最多的是转塔式系泊系统，包括内转塔式和外转塔式两种。

1 FPSO与系泊立管系统耦合水动力预报分析研究进展风、浪、流等环境荷载的作用下，系泊状态下FPSO水动力性能的数值预报从第一艘FPSO诞生开始就一直是学者们研究的热点问题。

海洋石油工程海上石油生产设施石油天然气工程学院第四章海上石油生产设施第二节固定平台生产系统第一节海洋采油概述第三节浮式生产系统第四节水下生产系统第五节海上生产系统的选择第六节海洋修井用特殊机具第三节浮式生产系统一、浮式生产系统的典型类型二、采油立管系统三、定位系统四、浮式生产系统的油气水处理系统五、浮式采油系统的优点浮式生产系统的典型类型这是70年代以来发展较快的一种生产系统。

它以移动式浮体为主体，在其上放置生产和处理设施，收集、计量和处理来自海底井的油气。

这种生产系统的出现，不仅加快了海上油气田的开发速度，而且可作为“早期生产系统”以降低开发费用，及早回收投资。

使过去用固定平台开发不经济的边际油田也能开发利用。

浮式生产系统的典型类型十多年来，这种系统得到了不断地完善和提高。

根据浮体型式的不同，逐步形成了以下几种类型浮式生产系统：(1)以半潜式平台为主体的浮式生产系统；(2)以油轮为主体的浮式生产系统；(3)以张力腿平台为主体的浮式生产系统；(4)以自升式平台为主体的浮式生产系统；浮式生产系统的典型类型1. 以半潜式平台为主体的浮式生产系统该种生产系统的主要特点是把采油设备(采油树等)、注水(气)设备和油气水处理等设备，安装在一艘经改装(或专建的)半潜式钻井船上。

它需另一油轮完成装油和卸油的功能。

油气从海底井经采油立管(刚性或柔性管)上至半潜式钻井船(常用锚链系泊)的处理设施，分离处理后经海底输油管线和单点系泊系统，进人贮油轮，再经穿梭油轮运走。

这种生产系统的优点是:稳定性好，可适用于恶劣的海况条件。

其缺点是甲板面积小，承载能力低，改装时间长，成本高。

浮式生产系统的典型类型以半潜式平台为土体的浮式生产系统浮式生产系统的典型类型2. 以油轮为主体的浮式生产系统该种生产系统的主要特点是把生产设备、注水(气)设备和油气水处理等设备安装在一艘具有贮油和卸油功能的油轮上。

油气从海底井出来后，经采油立管(刚性或柔性管)上至系泊于单点系泊之上的油轮，分离处理后，贮存在油轮的油舱内，经穿梭油轮运走。

FPSO发展及关键技术初探一、FPSO概述及市场分析FPSO（Floating Production Storage and Offloading）浮式生产储油卸油船，它兼有生产、储油和卸油功能，油气生产装置系统复杂程度和价格远远高出同吨位油船，FPSO装置作为海洋油气开发系统的组成部分，一般与水下采油装置和穿梭油船组成一套完整的生产系统，是目前海洋工程船舶中的高技术产品。

FPSO是对开采的石油进行油气分离、处理含油污水、动力发电、供热、原油产品的储存和运输，集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性的大型海上石油生产基地。

与其他形式石油生产平台相比，FPSO具有抗风浪能力强、适应水深范围广、储/卸油能力大，以及可转移、重复使用的优点，广泛适合于远离海岸的深海、浅海海域及边际油田的开发，目前，已成为海上油气田开发的主流生产方式。

FPSO始于20世纪70年代中期。

它具有两个特点：一是体型庞大，船体一般从5～30万吨，一艘30万吨的FPSO甲板面积相当于3个足球场。

二是功能较多，FPSO集合了各种油田设施，对油气水实施分离处理和原油储存，故被称为"海上工厂"、"油田心脏"。

FPSO主要由船体、负责油气生产处理的上部模块和水下单点系泊系统三部分组成，一般适用于20～2000米不同水深和各种环境的海况，通过固定式单点或悬链式单点系泊系统固定在海上，可随风、浪和水流的作用进行360度全方位的自由旋转，规避风浪带来的破坏力。

近几年来FPSO规模急剧扩大，根据Fearnley Offshore的统计，以FPSO开始生产的时间为准，2006年全球新增现役FPSO数量10艘，其中8艘改装FPSO；2007年新增15艘（9艘改装FPSO）；2008年新增13艘（9艘改装）；2009年新增FPSO26艘（21艘改装FPSO）。

根据MUSTANG的统计，截至2010年8月，FPSO现役数量为186艘，其中，新建FPSO数量占36%，改造FPSO数量占比为64%。

浮式生产储油装置(FPSO)及其系泊系统二十一世纪是海洋世纪。

开发海洋已成为全球产业进步的重要标志。

海洋经济也成为国民经济的新增长点。

世界海上油气开发支出分析表明。

全球在深水(深度超过500 m)方面的资本支出将由2001年的56亿美元，增至2005年的106亿美元，主要用于深水平台、浮式生产设施、水下生产系统及海底管道。

预计未来5年。

油气田开发将采用123个浮式生产系统。

总计达420亿美元。

主要分布在西非、拉美及亚洲。

随着海洋产业的高速兴起，海洋工程装备成为世界主要造船企业新的利润增长点。

当前用于海洋油气钻采的海洋工程装备主要包括两大类：海上浮动钻井平台和海上浮式生产设施。

浮式生产设施主要包括：半潜式生产平台(SEMI)、张力腿生产平台(TLP)、单圆柱生产平台(SPAR)和浮式生产储油船(FPSO)。

浮式生产设施发展于上世纪70年代中期。

当时全球仅有少量改装而成的FPSO。

随着海洋油气资源开发逐渐从近海大陆架地区向深海转移．80年代起浮式生产设施开始快速发展。

全球浮式生产设施从80年代初的l0座左右增加到90年代初的35座。

2000年进一步增加到约124座。

2005年达到177座。

在浮式生产装置中。

FPSO将是需求热点。

1997年初全球FPSO总量为36艘。

到2006年底FPSO数量可达到119艘。

IMA研究公司预测。

未来五年浮式生产设施建造订单中FPSO所占比例为70％左右。

大致为70—80艘，其中改装FPSO占大多数。

二、浮式生产储油装置(FPSO)的组成浮式生产储卸油系统是英文Floating Production Storagl and Offloading System的直译。

有时简称浮式生产系统。

我国大多称其为浮式生产储油装置。

简称FPSO。

FPSO将采油平台开采的海底原油进行油水气处理后注入货油舱临时储存。

再由输送油船运走。

是集海上油气生产、储存、外输、生活、动力于一体的长期系泊于固定海域的浮式生产系统(图1)。

单点系泊系统的动力学研究一、本文概述单点系泊系统（Single Point Mooring, SPM）是海洋工程中广泛应用于浮式平台、船舶和其他浮动结构的关键技术之一。

该系统通过单点连接将浮动结构与海底固定点相连，实现浮动结构在海洋环境中的稳定定位。

由于其结构特点和广泛的应用领域，单点系泊系统的动力学特性研究对于保障浮动结构的安全性和运行效率至关重要。

本文旨在对单点系泊系统的动力学进行深入研究，通过理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，揭示单点系泊系统在复杂海洋环境中的动力响应特性和稳定性问题。

文章首先介绍了单点系泊系统的基本结构和分类，阐述了其动力学研究的重要性和现实意义。

随后，文章综述了国内外在单点系泊系统动力学研究方面的进展和成果，指出了当前研究中存在的问题和挑战。

在此基础上，文章重点开展了单点系泊系统在波浪、海流和风等海洋动力作用下的动力学分析。

通过建立数学模型和数值仿真，研究了单点系泊系统的动力响应特性、运动稳定性和系泊缆绳的张力分布等问题。

文章还通过实验手段，对单点系泊系统的动力学特性进行了验证和补充。

文章总结了单点系泊系统动力学研究的主要成果和结论，提出了改进和优化单点系泊系统动力学性能的建议和措施。

本文的研究成果对于提高单点系泊系统的安全性和运行效率，推动海洋工程领域的技术进步和发展具有重要意义。

二、单点系泊系统的基本结构与原理单点系泊系统（Single Point Mooring，简称SPM）是一种用于固定海洋工程结构物，如浮式生产储油船（FPSO）、浮式储存再气化装置（FSRU）等的先进设备。

该系统通过单点连接，实现海洋工程结构物在广阔海域内的固定，从而实现对海洋资源的开发利用。

单点系泊系统的基本结构主要由锚链、浮筒、系泊点以及连接设备等组成。

其中，锚链是连接海底固定点与浮式结构物的重要部件，负责承受浮式结构物的全部重力以及由风浪流等环境因素引起的动态载荷。

浮筒则主要起到支撑和浮力作用，使浮式结构物能够稳定地漂浮在海面上。

3.1 锚泊系统的分类按系泊形式分为三种定位系统：单点系泊(Single Point Mooring)、辐射式系泊(Spead mooring)和动力定位(Dynamic Positions)[62] [9]。

以下主要介绍单点系泊系统和辐射式系泊系统。

3.1.1 单点系泊(Single Point Mooring)单点系泊系统与固定码头相比，它的最大特点即系泊方式是“点”，也就是大型油轮或超大型油轮可以系泊于近海海面上的一个深水“点”，然后进行装卸货操作。

单点系泊的优点如下：单点系泊的将码头由岸边移至海上，解决了世界上绝大部分港口航道较窄、较浅、规模较小，不能与大型油轮和超大型油轮发展相匹配的矛盾；? 单点系泊具有漂浮式和旋转式的特征，受气候影响较小；节约投资：一般情况下，建设同样等级的固定码头，其费用远高于建设单点系泊系统。

单点系泊系统的分类[30][63][9]转塔式单点系泊系统转塔式锚泊系统是80年代中期发展起来的一种新型的单点系泊系统。

其特点是在一定位浮体的内部或外部有一转塔，该转塔上系有由多根锚泊线组成的锚泊系统。

转塔上还有多通道的旋转接头，用于传输油类或其它液体。

被定位浮体可绕转塔作水平面内的360度回转，从而使浮体在风标效应作用下处于受力最小的状态。

相对于其它型式的单点系泊系统，转塔锚泊适用于更大的水深及环境条件恶劣的海域。

这种系统移动灵活，安装费用低，便于维修与保养。

转塔式系泊系统分为外部转塔式、内部转塔式、转塔/立管系统的变化(链配重平衡系统、浮式转塔立管系统、立管配重平衡系统等)等几种类型。

?CALM(Catenary anchor leg mooring)CALM是由重力来提供恢复力的系泊系统有悬链锚腿系泊系统。

CALM系统是由重力提供恢复力的系泊系统的典范，在海上油田开发及输油终端中有着广泛的应用。

按放射线布置的悬链系统是CA1 M 单点的主要组成部分。

锚链或钢索通常为6～8根，以6根居多这样．即使l根锚链或钢索破断．系统仍能维持稳定[24]。

第二章海洋采油装备与结构第一节海上采油平台及水下采油装备海洋采油装备与海上油气集输的方式有关。

一般离岸较远的低产小油田，常将油、气分离处理后，送至油轮上运走，叫做全海式。

对于离岸较远的高产油田常通过短距离海底管线将油、气集中到采油平台，分离处理后再经海底管线送至岸上进行储运，叫做半海半陆式。

离岸较近的油田即可采用一井专线或多井一线直接通过海底管线将油、气混输到岸上进行分离及储运，叫做全陆式。

此外，近年来在深海还发展了水下采油装备。

下面分别介绍海上采油平台与水下采油装备。

一、海上采油平台（一）海上采油方式的分类1．浅海采油水深在70m以内，一般采用采油平台采油。

可分下列几种情况：（l）3～5口井的采油平台在平台上进行油气的计量，然后将油、气、水通过海底管线混输至岸上。

（2）多井（可供18口井用）的采油平台，平台上有油气分离及脱水等装置，待去气去水以后，将原油用泵通过海底管线输送到岸上。

这种平台可兼供钻生产井用。

2．深海采油水深在100m以上即需采用海底井口（水下井口），并使用一系列水下采油装备来采油，叫做水下采油法。

一般在较深水中也可采用钢管在海底集油，然后再用软管连接到海上的浮动分离储油装置上。

例如常用的单点系泊装置即使用高100m以上，直径约10m的圆柱型浮筒，上端与油气分离、储油装置连接，底部用软管连接海底集油管线。

它既能固定于一个位置上，又能随风浪摇摆。

浮筒上装有漂浮软管和尼龙系缆，还有操纵软管及系绳用的滚筒和动力转盘，通过软管用泵向油轮装油。

油轮保持迎风可绕浮筒360º旋转。

水面处浮筒周围有碰垫，以防船碰伤。

浮筒上有直升飞机坪和供应维修用的房舍，如图2－1所示。

也可在海底建立水下油罐，储存原油。

油罐是一个顶部为圆弧形的圆柱体。

用管道把压缩空气压入圆柱体内，将油罐拖运到装设地点，然后再利用压缩空气和一个临时补偿装置使罐从海面沉到海底。

图2－1 单点系泊装置（二）海上采油平台的类型海上采油平台依其制造材料分有钢质及混凝土平台，按其特点来分又有桩基式、重力式和混合式三种。