转塔式FPSO 单点系泊系统受力计算方法
内转塔式单点系泊系统建造阶段的重量控制
山 东 化 工 收稿日期：２０２０－０５－０５作者简介：闫清波（１９８６—），河北邢台人，工程师，主要从事船舶与海洋工程建造相关的研究设计工作。
内转塔式单点系泊系统建造阶段的重量控制闫清波（海洋石油工程有限公司建造事业部，山东青岛 ２６６５２０）摘要：本文以国内某内转塔式单点系泊系统为实例，主要介绍了内转塔式单点系泊系统的组成部分，建造阶段的重量控制组织、流程和方法，并进一步阐述了重量控制过程中的注意事项。
关键词：内转塔式单点系泊系统；陆地建造；重量控制中图分类号：ＴＥ９５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）１１－０１４０－０２ 因受风向效应的影响，服役于南中国海的ＦＰＳＯ大多数采用单点系泊的方式，其中又以内转塔式单点系泊系统最为常见。
本文以国内某内转塔式单点系泊系统为实例，主要介绍了内转塔式单点系泊系统重量的组成部分，建造阶段的重量控制组织、流程和方法，并进一步阐述了重量控制过程中的注意事项。
１ 概述本文所论述的国内某内转塔式单点系泊系统主要由以下几个功能单位组成（如图１所示）：锚链盘（Ｃｈａｉｎｔａｂｌｅ）、轴承支撑（ＢＳＳ）、中塔体（Ｍｉｄ－ｔｕｒｒｅｔ）、管汇平台（Ｍａｎｉｆｏｌｄ）、塔架（Ｇａｎｔｒｙ）、滑环（Ｓｗｉｖｅｌｓｔａｃｋ）和打入海底的吸力锚（Ａｎｃｈｏｒｐｉｌｅｓ）。
根据内转塔式单点系泊系统工作状态下各功能单位相对位置的不同，可把其划分为固定部分和旋转部分（如图２所示）。
固定部分通过锚链盘中的锚链与打入海底的吸力锚相连，旋转部分通过轴承支撑和塔架腿与ＦＰＳＯ船体相连，固定部分与旋转部分通过可以旋转的单轴承连接，通过上述连接可以实现ＦＰＳＯ根据风向进行３６０°旋转的效果。
建造阶段对单点系泊系统重量的控制主要是通过固定部分和旋转部分重量控制来实现的。
图１ 内转塔式单点系泊系统组成图２ 内转塔式单点系泊系统重量划分·０４１·ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０２０年第４９卷 第１１期２ 重量控制组织重量控制组织是一个由建造项目组领导的专门负责重量控制的团队，包括技术部、采办部、质量控制部、各施工作业部及项目组等指派的专门负责重控的人员。
内转塔式单点系泊系统浮筒下沉脱落概率计算
第34卷第2期 2019年04月中国海洋平台C H IN A O FFSHO RE P L A T F O R MVol. 34 No. 2A p r.，2019文章编号：1 ◦◦ 1 -45〇〇(2〇 19) 〇2-〇〇65-〇5内转塔式单点系泊系统浮筒下沉脱落概率计算刘骄\唐友刚\何蠢\孙丽萍2,付礼鹏1(1.天津大学建筑工程学院水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072;2.哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：针对内转塔式单点系泊系统，分析浮筒下沉机理，计算浮筒下沉脱落概率。
建立F P S O及其系泊系统的水动力模型，进行耦合时域分析，求解系泊缆张力。
计算系泊缆张力在水平和垂直方向上合力的时间历程，得到浮筒垂直方向所受载荷，结合统计学知识及可靠性知识，计算不同预紧力下浮筒下沉脱落的概率，同时考虑系缆孔位置对浮筒下沉脱落的影响，并提出降低风险的相应措施。
关键词：内转塔；单点系泊系统；浮筒；下沉脱落中图分类号：U674.38 文献标志码：AProbability Calculation of Buoy Sinking fromInner Turret-Type Single-Point Mooring SystemLIU Jiao1，TANG Yougang1，HE Xin1，SUN Liping2，FU Lipeng1(1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Sim ulation an d Safety, School of C ivil Engineering,Tianjin University, Tianjin 300072, China；2. College of Shipbuilding Engineering,Harbin Engineering University, Harbin 150001, Heilongjiang, China)Abstract ：The buoy sinking m echanism of the inner turret-type single-point m ooring system is analyzed, an d the buoy sinking probability is calculated. The hydrodynam ic m odel ofFloating Production Storage an d Offloading (FPSO) an d its m ooring system is established,the coupled sim ulation in tim e dom ain is carried out, an d the m ooring line tension is solved.Based on the tim e course of the m ooring line tension in the horizontal an d vertical directions,the vertical loads of buoy a re calculated. Com bined with statistical knowledge an d reliability ofknowledge, the probability of the buoy sinking under different pre-tightening forces is solved.At the sam e time, the influence of m ooring hole location on buoy sinking is considered, an dthe corresponding m easures to reduce buoy sinking risk is proposed.Key words：inner turret；single-point m ooring system；buoy sinking〇引言FPSO是对开采的石油进行油气分离、含油污水处理、动力发电和供热以及集原油产品的储存和外输为 一体的大型海洋工程装备。
深水FPSO内转塔结构设计及分析
深水FPSO内转塔结构设计及分析王铭飞;杜耀军;宋亚新;罗勇;付东明【摘要】内转塔系泊系统是船型FPSO运用最广泛的单点系泊方案.内转塔系统的核心是由集成在船体内、并可使船体自由转动的内转塔组成.有限元分析是内转塔结构设计的重要手段,目前工业界掌握内转塔分析和设计的公司较少,大部分技术和专利掌握在少数公司手中.该文提出了一种内转塔设计及分析方法,目标油田为南中国海深水海域,同时,较详细地描述了设计内转塔的方法和思路以及有限元计算的流程和特殊之处.分析流程和方法对于未来我国自主设计FPSO具有重要的意义,为我国未来完全自主设计FPSO积累了宝贵经验.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2016(031)005【总页数】6页(P6-11)【关键词】FPSO;内转塔;有限元分析;结构设计【作者】王铭飞;杜耀军;宋亚新;罗勇;付东明【作者单位】高泰深海技术有限公司,北京100029;高泰深海技术有限公司,北京100029;高泰深海技术有限公司,北京100029;高泰深海技术有限公司,北京100029;高泰深海技术有限公司,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P75内转塔式FPSO(浮式生产、储油、卸油船)是目前海洋石油开发中常用的一种油田解决方案。
FPSO本身抗风浪能力强、适用水深范围广、储油能力大，并可转移至新油田重复使用，是一种经济、可靠的海洋石油开发方式。
目前，世界上已经运营的FPSO有多种形式，如：外转塔式、内转塔可解脱式、内转塔永久系泊式等，其中内转塔永久系泊式广泛运用于深水海域。
由于在深水油田，通常缺少完善的海底管道系统，而深水FPSO以其储油量大的特点，在深水油田开发中占有较大的优势。
目前，世界上已有33艘FPSO运用于超过1 000 m水深的油田，尤其在巴西和安哥拉等地区应用广泛。
这些成功运用的实例说明FPSO在深水具有一定的成本优势和稳定的可靠性。
该文提出了一种适用于中国南海1 500 m水深的内转塔永久系泊FPSO方案。
内转塔式单点系泊系统介绍
内转塔式单点系泊系统介绍作者：刘生法来源：《广东造船》2014年第02期摘要：本文描述了内转塔式单点系泊系统的发展、组成和功能，探讨了内转塔式单点系泊系统设计、制造和试验中涉及的主要关键技术，最后给出了装置国产化的一些建议。
关键词：单点系泊;内转塔;FPSO;主轴承;旋转接头;密封;立管系统;水动力分析中图分类号：U676文献标识码：AOn the Topic of Internal Turret Mooring SystemLIU Shengfa( Guangzhou Marine Engineering Corporation, Guangzhou 510250 )Abstract: This article describes the development, architecture, key components, functions and features of the Internal Turret Mooring System, probes into the key technologies related to its design, manufacture and test. Some suggestions are given at the end of this article.Key words: SPM ITM FPSO Bearing Swivel Sealing Riser Hydrodynamics1 概述海洋油气装备制造业是国家战略性新兴产业的重要组成部分，是高端装备制造业的重点方向。
单点系泊系统是海洋油气工程领域的关键装备之一，它主要包括两大部分，一是实现介质传输功能的浮式装置，二是实现浮体定位功能的系泊系统。
其基本原理是将海洋工程结构物通过一个可360°回转的系泊点系固于海上，由于风标效应，结构物将会顺应在环境力最小的方位上；在回转的同时，介质可以在静态结构和动态结构间进行传输。
涠洲海域FPSO单点系泊型式研究
82随着我国海洋石油行业的不断发展，油气资源开发重点逐步转向东海和南海海域，目前FPSO已经成为海上油气田开发的主要生产设施，对海洋石油资源开采起着至关重要的作用。
本文通过对涠洲油田海域环境条件的对比分析，考虑水深、环境载荷等因素对单点系泊系统的影响，结合不同单点型式的特点开展选型研究。
1 国内单点系泊系统应用现状1.1 国内单点系泊系统类型介绍目前，中国海油拥有的FPSO数量达到17艘，主要分布在渤海和南海，作业海域水深从10多米到330m不等，吨位从5万t级至30万t级，规模与总吨位均居世界前列[1]。
在渤海海域，由于其水深较浅，自秦皇岛32-6油田FPSO 开始第一次使用塔架软刚臂式（Tower-Yoke）系泊系统以来，系泊方式均采用的是塔架软刚臂式系泊系统[2]。
在南海海域，目前共有9 艘FPSO 在役，均采用内转塔式系泊系统，已经退役的“南海希望”号FPSO采用的是塔架缆绳式系泊系统。
目前常见的FPSO单点系泊型式主要有塔架式和转塔式，各单点型式建造难度、维护难度、工程投资等方面的对比分析如表1所示[3]。
表1 常见FPSO系泊型式对比单点类型塔架式转塔式缆绳式软刚臂式内转塔式外转塔式适用水深/m ＜40＜4050～1500＞30适应海况轻度到中度轻度到中度中度到恶劣轻度到恶劣建造难度较容易较容易较复杂较复杂维护难度困难较困难较复杂较容易工程投资较低较低较高较高应用情况较少见渤海海域广泛应用南海海域 国内目前没有 国外应用较多1.2 涠洲海域已应用单点类型介绍位于南中国海涠洲10-3油田海域的“南海希望”号FPSO，采用由SBM公司设计的可解脱塔架缆绳式系泊系统。
塔架缆绳式系泊系统如图1所示[4]。
图1 塔架缆绳式系泊系统塔架缆绳式系泊系统的特点有：适用在海况较好的浅水区域，系泊载荷较小；结构相对简单，造价成本低；操作性能差，操作风险较大；防碰撞保护能力有限，修复困难，维护成本高。
由于塔架与FPSO间距只有50m，FPSO 前冲碰撞塔架的风险较大，而预防措施主要依靠FPSO的操船控制，因此FPSO的船长24h都处于高度紧张的操作状态，稍有不慎就会发生碰撞。
FPSO单点系泊关键构件互换连接技术研究及应用——以陆丰油田群“南海开拓”号FPSO临时替代生产工程为例
１ ． ２ ． ２ 受 力 分 析 结 果
“ 南海 开拓 ” 号 Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ 系泊 系统及 软管 受力 分析
是根 据 Ｄ ＮＶ— ＯＳ — Ｅ ３ ０ １要 求 校 核 的 ， 分 析 软 件 采 用 ＭＯＳ Ｅ Ｓ和 Ｏ ｒ ｃ ａ ｆ ｌ ｅ ｘ 。分析结果 表 明， 在 更 换 顶 链
和上 钢缆 的前提 下 ， “ 南海开拓” 号 Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ 可 在 有 义 波高 ５ ｍ 以下 安全 作业 ， 超过 该天 气 条件 时必 须 要 解脱 Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ； Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ 外输 原油 时 ６万 ｔ 级穿 梭 油 轮可
全生 产 作 业 条 件 限 制 在 有义 波 高 ５ ｍ 以下 ， Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ
７ ６
中 国 海 上 油 气
２ Ｏ １ ３年
２ ． ３ 单 点浮筒 安装 方法 优化
参 考 文 献
Ｅ ８ ＤＮＶ． Ｏ ｆ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ＤＮＶ 一 ０８ － ２ ０ ０ ８ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｅ Ｓ ３
不同， 须对 现 有 中 １ ５ ２ ． ４ ｍｍ 输 油 软 管 接 头 进 行 改 造； ④“ 南 海开拓” 号的 主尺度大 于“ 南海盛 开” 号 Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ， 现 有 系泊腿 强度 能否满 足要 求 ， 须 仔细论 证 ；
⑤“ 南 海开 拓” 号单 点 浮 筒接 入 后 ， 其 导 链孔 和对 应 的现 有 系泊腿 方位 角存 在 ７ ． ５ 。 差异 ， 单 点 浮筒 导 链 孔强 度能 否满 足要求 ， 也 须论证 ； ⑥“ 南海 开拓 ” 号 浮 筒净 浮力 较大 ， 在 Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ解脱后 处 于风暴 工况 时 ， 软 管安 全是 否有 问题 ； ⑦ 由于 “ 南 海 开 拓” 号 的单 点 浮 筒安 装用 的临 时浮 筒 已 弃 置 ， 新 建 １个 却 无法 满 足 进度 要求 ， 所 以单点 浮筒 安装 方法应 进行 优化 设计 ，
内转塔式单点系泊系统敏感性研究
内转塔式单点系泊系统敏感性研究王忠畅;白雪平;李达;易丛;唐友刚【摘要】Based on a turret-moored FPSO and STP mooring system working in the South China Sea, the influence on turret's motion and mooring lines' tension affected by different coefficients of STP are analyzed. Considering mixedmoor-ing line and clumps, a FPSO-mooring system coupled model is built up. From three aspects which are the materials, weight and the pre-tension of the mooring system, the sensitivity of the design parameters of the mooring system is checked.Ac-cording to the analysis, the sensitivity of mooring system's coefficients, influencing on the dynamic response of FPSO and mooring system, is checked.%本文以我国南海某条FPSO的内转塔式单点系泊系统为例,研究内转塔式单点系泊的不同参数对于FPSO的运动和系泊张力的影响,确定单点系泊系统不同参数的敏感性.本文从系泊系统材料、系泊系统重量以及系泊缆预张力3个方面考虑其对系泊系统受力及FPSO的运动等设计参数进行敏感性分析.通过分析确定了FPSO的运动和单点系泊系统的动力响应对于系泊系统不同参数的敏感程度.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2017(039)009【总页数】7页(P85-90,122)【关键词】单点系泊;内转塔;FPSO;敏感性分析【作者】王忠畅;白雪平;李达;易丛;唐友刚【作者单位】中海油研究总院,北京 100028;中海油研究总院,北京 100028;中海油研究总院,北京 100028;中海油研究总院,北京 100028;天津大学,天津 300072【正文语种】中文【中图分类】P751根据不同的海域和海况条件，目前世界上的FPSO主要采用以下3种系泊方式：单点系泊系统、多点系泊系统以及动力定位系统。
内转塔式单点系泊系统介绍
１概 述
环及光纤 滑环 于一体 的旋 转传输装 置 ，其 中与单点 系
Ｏ Ｇ 为典 型 ；产 海洋 油气装 备 制造业 是 国家 战略性新 兴 产业 的重 泊 系统 旋转 接头 配套 厂家 以德 国 的ＭＯ 要 组成部 分 ，是 高端装 备制 造业 的重点方 向 。单 点系 品涵盖 范 围广 、技术 成熟 ，国际上大多 单点 系泊 系统 Ｏ Ｇ Ｊ ￣行配套 。 泊 系统是 海洋 油气工 程领域 的关键 装备之 一 ，它主要 旋转 传输装置均是从ＭＯ ２ ． ２ 国内发展 现状 包 括两大 部分 ，一是 实现介 质传输 功能 的浮式装 置 ，
较大距 离 。２ ０ ０ ６ ～ ２ ０ ０ ７ 年 ，受 中海油 （ 中国 ）有限公 司
单点 系泊 系统 的关键装置之～
主要由挪威的ｍ Ｍ Ｏ 公 司和荷兰的Ｂ Ｒ ｕｃ Ｋ 公 司垄断。
单 内转塔 式单 点 系泊系 统用 多功 能旋转 接头 已经 具 的委 托 ，我院 又完成 了也是用 于 近海油 田开发 的 “ 有多元 化 的产品和技 术 ，包括集 流体旋 转接 头 、电滑 点 系泊系统 流体旋 转接 头专题 研究 ”项 目，设计 了与
Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ＆ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ设计与研究
内转塔式单点 系泊 系统介绍
刘 生 法
（ 广州船舶及海洋工程设计研 究院，广州 ５ １ ０ ２ ５ ０）
摘 要 ：本文描述 了内转塔式单点系泊系统的发展、组成和功能，探讨 了内转塔式单点系泊系统设计 、 制造和试验 中涉及的主要关键技术，最后给出了装置国产化的一些建议。 关 键 词 ：单 点系 泊： 内转塔； Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ ； 主轴承： 旋 转接 头： 密封： 立 管 系统； 水动 力分 析 中 图分 类 号 ：Ｕ ６ ７ ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ
STP式内转塔单点系泊系统FPSO连接
曼 莱等 ：ＳＴＰ式内转塔单点系泊系统 ＦＰＳＯ连接
海洋工程 ＿
防波堤尺寸等环境 因素 的影 响 ，所 以 ＦＰＳＯ出港需对 环境条件进行 限制 。一般 为 ：风 速 ≤１０ ｍ／ｓ、流速 ≤ １ ｋｎ、浪高 ≤１ ｍ、能见度 ≥１ ｎ ｍｉｌｅ。“海 洋石 油 １１８” ＦＰＳＯ 出港 时风速 ６—８ ｍ／ｓ、流 速 Ｏ．４ ｋｎ、浪高 ０．５ ～ １ ｍ、能见度 ２ ｎ ｍｉｌｅ。
恩平 ２４—２油 田 “海 洋石 油 １１８”ＦＰＳＯ 是 目前 国内非自航 ＦＰＳＯ拖航距离最远 ，连接用 时最短 的内 转塔单点系泊系统。本文结合恩平 ２４—２油田 “海洋 石油 １ １ ８”ＦＰＳＯ现场实际，对其连接方法进行论述。
１ ＦＰＳＯ拖航
ＦＰＳＯ一般无自航能力 ，建造周期一般为两年左 右川。ＦＰＳＯ在船厂建造完 成后 ，由大马 力拖轮拖带 ， 港作拖轮协助出港 ，辅助拖轮护航至海上油田，与
单 点 系泊 系统作 为海 上油 气集 输 的重要 生产 设 施 ，因其水深适应范围广 ，抵御环境能力强，能系泊 超大 型 ＦＰＳＯ，且经 济效益好而 受到广泛 青睐。内转 塔 单点 系泊 系统是近 年来使 用最为频 繁的单点 系统 ， 我国现有 ８套 ，均在南中国海服 役。
ＳＴＰ （Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ Ｔｕｒｒｅｔ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ） 式 内 转 塔单点系泊系统主要由水下锚 系 、ＳＴＰ浮筒 、滑环 堆 栈 、ＦＰＳＯ和水下跨接 系统 五大部分组成 （如图 １所 示 ）。该 系统海 上安装连接是 一项高难 度技术且风 险 大 ，目前世界上仅有少数海洋工程专业公 司具备 其安 装能力。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ＳＴＰ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｔｕｒｒｅｔ ｓｉｎｇｌｅ ｐｏｉｎｔ ｍ ｏｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗ ｉｔｈ ＦＰＳＯ ｉＳ ａ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ａｎｄ ｒｉｓｋｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｏｎｌｙ ａ
单点系泊
（1）桨和舵对于系泊系统的影响较小；
（2）系泊船只可能产生较大的横向运动（振转运动）；
（3）作用于系泊船只的水动力具有强烈的非线性。
对于这一类多自由度非线性微分动力系统,求解其解析解几乎是不可能的事情。因此人们往往采用定性分析的 方法来研究它们的动力学行为，如稳态解的多值性、倍周期分岔和混沌现象等等。由于这些复杂的动力学响应都 与平凡解的定性特征有关，故而对于静态分岔特性的研究就是必要的了。静态分岔特性的研究涉及到平凡解的数 目及其稳定性分析，在这方面奇异性理论是一种强有力的工具。
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历史渊源
1958年世界第一套单点系泊系统在瑞典作为“海上加油站”成功投产，揭开了单点系泊技术在海洋石油开采 和海上原油中转等领域上的应用的序幕。而中国大陆第一套单点系泊系统于1994年9月竣工，这套单点系统作为 茂名石化进口原油的咽喉而存在。
40多年来，随着近海石油勘探开发和海上运输业的发展，单点系泊技术的发展十分迅速。这种技术已作为一 种成熟的海上中转、仓储、过驳技术被世界各国竞相采用。
单点系泊
海洋工程术语
01 特点
03 作用ຫໍສະໝຸດ 目录02 结构 04 系统的分类
目录
05 系统关键装置
07 历史渊源
06 研究方法
单点系泊源于英文“Single Point Mooring”，是指海洋工程船舶通过单点形式系泊在另一个固定式或浮 式结构物上，船舶围绕该结构物可以随风浪流作360°回转，由于风标效应，被系泊船舶将会停泊在环境力最小 的方位上。对海洋油气开采来说，它同时必须具有流体输转功能。
单点系泊系统水动力分析技术