一种抗台风圆筒型FPSO的总体设计方法与流程

一种抗台风圆筒型fpso的总体设计方法
技术领域
1.本发明涉及一种抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，属于海洋工程技术技术领域。


背景技术：

2.随着海洋石油开发不断向中深水海域迈进，圆筒型fpso(floatingproduction storageandoffloading，浮式生产储油卸油装置)由于其经济性得到越来越广泛的应用。圆筒型fpso相比于船型fpso，小吨位即可满足海洋作业安全和边际油田生产要求，相比于同功能的船型fpso，可以节省上亿元的投资。
3.世界范围内的圆筒型fpso设计技术均为国外一家公司独有，目前国内还未有工程应用的圆筒型fpso，且某些海域环境条件恶劣，圆筒型fpso应用于该海域中深水恶劣海域面临诸多技术挑战。因此急需一种圆筒型fpso总体设计方法。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供一种抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，可以实现圆筒型fpso在环境恶劣的海域安全作业，并满足油田开发的需求。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.一种抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，所述抗台风圆筒型fpso包括：圆筒型的船体，所述船体上装配有主甲板，所述主甲板与所述船体底部之间分隔成若干舱室；上部组块，包括圆形工艺甲板以及位于所述工艺甲板上且与所述船体共用的设施，所述工艺甲板位于所述主甲板的上方，所述工艺甲板设置有生活楼，所述生活楼位于东南28-32
°
方向，所述设施包括电气设施、仪控和通信设施、安全消防设施、海水提升设施、配管设施和公用设施；
7.其特征在于，所述总体设计方法包括如下步骤：
8.基于所述上部组块与所述船体的合拢、对接误差要求，所述船体与所述上部组块的结构一体化；
9.基于所述上部组块与所述船体对主电源、应急电源、ups电源的要求及减小甲板面积的需求，所述上部组块与所述船体的电气设施一体化；
10.基于所述上部组块与所述船体对减少数据接口传输的要求，所述上部组块与所述船体的仪控和通信设施一体化。
11.所述的抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，优选地，所述总体设计方法还包括所述上部组块和所述船体安全消防设施一体化，以实现消防泵、固定泡沫灭火系统、高压细水雾灭火系统和逃生通道共用，降低工程投资。
12.所述的抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，优选地，所述总体设计方法还包括所述上部组块与所述船体的海水提升设施的一体化。
13.所述的抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，优选地，所述总体设计方法还包括，基
于优化管线布置的要求，所述主甲板与所述工艺甲板之间的配管一体化。
14.所述的抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，优选地，所述总体设计方法还包括所述圆筒型fpso的作业方位设计及所述生活楼的方位设计，需综合考虑外输作业风险、立管登临和干涉风险、可燃气体和烟雾扩散的影响。
15.所述的抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，优选地，所述总体设计方法还包括所述舱室分舱设计，包括空舱、若干原油舱和若干压载水舱、污油水舱和燃料油舱的设计，需注重各装载工况性能平衡，降低重心、减少自由液面修正，以满足压载水量的需求及破舱稳性的需求。
16.所述的抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，优选地，所述总体设计方法还包括所述主甲板及工艺甲板的总体布置，需考虑主甲板上管线、锚机对主甲板与工艺甲板间高度的需求，并根据是否会有甲板上浪判断是否需要在工艺甲板上设置挡浪墙。
17.所述的抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，优选地，所述电气设施包括电气房间，设置于所述工艺甲板上，所述船体与所述上部组块共用所述电气房间。
18.所述的抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，优选地，所述仪控和通信设施包括过程控制系统、紧急关断系统、火气探测报警系统和控制通信接口和通信系统。
19.所述的抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，优选地，所述公用设施包括柴油罐和淡水罐，所述柴油罐和淡水罐设置于所述舱体内。
20.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
21.1、本发明的圆筒型fpso一体化设计，实现了船体和上部组块工艺流程优化，实现了取消开排系统，并将柴油罐、淡水罐从上部组块移至船体内，降低整体重心，节省甲板面积。
22.2、本发明的圆筒型fpso一体化设计，实现了船体和上部组块的电气房间、空调冷水机组、通信系统、公用系统、仪控系统、海水系统及消防安全系统公用，实现数据接口统一、界面少、投资低。
23.3、本发明圆筒型fpso的方位结合了作业海域环境特点、外输作业操作和安全需求、各设施间的相互影响，保障圆筒型fpso在恶劣海况下作业安全和操作便利性。
24.4、本发明圆筒型fpso中的生活楼方位位于东南30
°
方向，位于主风向下，有利于可燃气体和烟雾扩散至远离生活楼的位置，且有利于立管和系泊设计，可缩短管/缆长度，缓解与外输软管的干涉风险。
25.5、本发明圆筒型fpso中的原油舱、淡水舱、柴油舱等舱室位于船体内部，且位于船体空舱和压载水舱之间，舱室大小满足油田产量、外输油轮的吨位及形式、其他功能的需求，保障了在位运动性能及稳性的平衡。压载水舱设置在船体外围，防止其他船舶的碰撞风险。设置空舱位于船体中间，用于布置管线。
26.6、本发明圆筒型fpso中的主甲板和工艺甲板高度达6m，有利于管线布置和机修间、系泊锚机、立管提拉装置的布置。圆筒型fpso在工艺甲板外围设置不同高度的挡浪墙，有利于防止甲板上浪和抨击。
27.7、工艺甲板之上设置油气处理模块，采用模块化设计理念，便于现场建造和吊装。生活楼采用板架结构形式，有利于降低结构重量。
28.8、本发明圆筒型fpso中设置有阻尼板，增加船体的阻尼，提高船体的运动性能；圆
筒型fpso还设置2个外输点，有利于应对海洋恶劣环境条件下、非动力定位外输油轮的安全作业。
附图说明
29.图1为本发明该实施例提供的圆筒型fpso中工艺甲板的示意图；
30.图2为本发明该实施例提供的圆筒型fpso的剖面示意图；
31.图3为本发明该实施例提供的圆筒型fpso中舱室的示意图；
32.图中各标记如下：
33.1-上部组块，11-工艺甲板，111-电气房间，112-生活楼，113-外输点；2-船体，21-主甲板，22-挡浪墙，23-阻尼板；3-舱室，31-原油舱，32-压载水舱，33-空舱，34-污油水舱，35-燃料油舱。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
36.本发明针对现有的某些海域环境条件恶劣，圆筒型fpso应用于该海域中深水恶劣海域面临诸多技术挑战的问题，而提出一种抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，可以实现圆筒型fpso在环境恶劣的海域安全作业，实现了船体和上部组块工艺流程优化，实现了取消开排系统，并将柴油罐、淡水罐从上部组块移至船体内，降低整体重心，节省甲板面积，并满足油田开发的需求。
37.下面结合具体实例对本发明的技术方案进行详细说明。
38.如图1-3所示，本发明所提供的抗台风圆筒型fpso的总体设计方法，包括一体化设计、方位设计、舱室设计、总体布置设计。
39.一体化设计是指统筹考虑船体2和上部组块1的数据接口、设计参数等，包括结构一体化设计、电气一体化设计、仪控和通信一体化设计、安全消防一体化设计、海水系统一体化设计、配管一体化设计、公用系统一体化设计。
40.结构一体化设计是船体2的结构在设计时考虑上部组块1与船体2的合拢，在船体2结构设计时对上部组块1的工艺甲板结构进行结构规划及设计，并考虑适应上部组块1对接的误差，避免建造的复杂性。
41.电气一体化设计是上部组块1和船体2分别对主电源、应急电源、ups电源的需求并共用电气房间111，电气房间111位于工艺甲板11上，这样可以减少甲板面积。
42.仪控和通信一体化设计是统一考虑上部组块1和船体2的过程控制系统、紧急关断系统、火气探测报警系统、控制通信接口和通信系统，实现共用，减少数据接口传输。
43.安全消防一体化设计是根据上部组块1和船体2对消防系统的需求，统一考虑消防系统，并实现消防泵、固定泡沫灭火系统、高压细水雾灭火系统和逃生通道共用，降低工程投资。
44.海水系统一体化设计是根据上部组块1各设施对海水、冷却水等需求，结合船体2对压载水、海水等的需求，共用海水提升系统，如海水提升泵等。
45.配管一体化设计主要集中在主甲板和工艺甲板之间的管线布置。
46.公用系统一体化设计，是指充分利用船体舱室，将柴油罐、淡水罐从上部组块移至船体内，降低整体重心，节省甲板面积。
47.方位设计应结合作业海域环境条件，从有利于外输、立管登临及系泊受力的角度考虑。主要考虑因素为：1、内波作用下外输事故对附近平台造成的风险；2、冬季季风作业外输风险；3、春夏季弱风弱流环境下外输作业风险；4、风向对fpso中生活楼112的影响；5、在规避生活区登临后，立管登临和立管干涉风险。
48.fpso生活楼112需要免立管平台的登临，其方位考虑主风向下可燃气体和烟雾扩散的影响。
49.在具体实施例中，通过将圆筒型fpso生活楼112置于东南30
°
方向，可缩短管/缆长度，缓解与外输软管的干涉风险。
50.舱室3的设计包括原油舱31、压载水舱32及其他功能舱室的设计。舱室3进行分舱设计时，要尽量降低重心、减少自由液面修正。舱室3设计需注重各装载工况性能平衡，并满足规范要求、结构最优。
51.原油舱31设计时应从原油外输的便利性、稳性、强度和结构重量最优、管线阀件及设备配置的角度出发，同时，每个原油舱31的大小需结合油田产量进行合理设计。如具体实施例中的圆筒型fpso共设置10个原油舱，其中沿fpso船体圆周方向设置8个原油舱31。
52.压载水舱32应结合圆筒型fpso的特点及防污染的角度考虑，其大小在设计时需满足拖航时压载水的需求及在位工况下最小吃水的要求，可将压载水舱32布置在船体外侧及阻尼板23内。
53.压载水舱32设计时要结合压载水量的需求、圆筒型fpso碰撞的安全性及破舱稳性的要求，并从建造简单及降低结构疲劳风险的角度出发进行设计。在具体实施例中，压载水舱32在船体外侧宽度设为5m，双层底高度设计为2.4m，数量为16个，且阻尼板23不考虑单独分舱，与船体外侧舱室合并成压载水舱32。
54.功能舱室包括污油水舱34、燃料油舱35等，其大小需结合船体2与上部组块1的需求设置舱容大小。功能舱室对称布置在空舱33的外围。
55.空舱33位于船体中间，主要用于布置排载管线。
56.总体布置是针对船体2主甲板21以上的布置，包括主甲板21和工艺甲板11上的布置。
57.船体2上的主甲板21与工艺甲板11间的高度应便于主甲板上布置船体管线、机修间和锚机等设备。
58.船体工艺甲板上设置挡浪墙22，挡浪墙22的高度根据模型试验结果可设置相同高
度，也可设置不同高度，上部组块1包含工艺甲板11及其上面的设施，受制于工艺甲板11的大小，圆筒型fpso的布置是非常紧凑的。其上布置生活楼112、处理流程等，在工艺甲板11外支撑外输点113。
59.作为上述应用于抗台风的圆筒型fpso总体设计方法的一个具体实施例，针对直径为72m的筒型船体，其主尺度为：主甲板21直径为82.8m、工艺甲板11直径为90m。
60.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。