基于专利分析的浮式生产储油卸油装置生产系统发展研究

在海洋强国战略实施背景下,浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)对深远海及海上边际油气田的勘测与开发有着重要意义。基于PatSnap专利数据平台,从时间态势、地域分布、重要申请人和核心技术分类等角度对FPSO生产系统领域专利技术的演化路径进行分析,研究结果表明:FPSO生产系统领域的技术发展具有明显的阶段性和区域集中特征;其技术主要围绕油气水处理、生产装置和储存装置三个领域展开,具体涉及蒸发气体的冷却、回收再利用、再液化处理、上部结构的支撑装置、储罐强度等方面,其中蒸发气处理系统相关技术和储罐结构设计是FPSO生产系统领域的技术重点。

浮式生产储油卸油装置上压力容器外部载荷及疲劳分析

压力容器是浮式生产储油卸油装置(FPSO)上的重要组成部分。由于海洋环境比陆地环境复杂,FPSO上的压力容器与陆地上静设备在外部载荷的考虑上有很大的不同。在现有压力容器相关资料中,少有提及到FPSO上的压力容器外部载荷的计算。介绍了如何考虑FPSO上压力容器的外部载荷,并以1台典型的卧式设备为例,重点介绍了通过公式法对支撑及焊缝进行疲劳校核,可为FPSO上压力容器的设计提供参考。

浮式生产储油卸油装置防H_(2)S空气呼吸系统设计

为保障工作人员在硫化氢(H_(2)S)泄漏工况下的生命安全,以东南部海域某高含硫油田开发工程为例,结合国内第一艘圆筒形浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)的结构特点,设计一种适用于高含H_(2)S油气田的FPSO应急空气呼吸系统。研究表明:该空气呼吸系统安全可靠、占地面积小、使用方便。研究成果可为H_(2)S防护设计提供一定参考。

深水浮式生产储油卸油装置海水提升系统结构设计

以一艘深水超大型浮式生产储油卸油装置(FPSO)海水提升系统为例,介绍潜没式海水提升泵护管及船体基座、管道支架平台、海上安装支架和防撞保护架等的总体布置和结构设计。按DNV、BV船级社规范和公司企业标准要求,应用PATRAN/NASTRAN软件建立FPSO船首舱段和护管的结构有限元模型,分析护管及船体基座结构屈服和屈曲强度,确定主船体舷侧结构的海洋工程区,设计关键结构界面处的焊缝。基于疲劳累积损伤的分析方法和DNV SESAM软件,建立FPSO舷侧结构的局部细化有限元模型,预报船体基座结构的疲劳寿命。应用SACS软件设计管道支架平台满足控制海水提升系统玻璃钢管道应力的要求,设计悬挂在上部模块上的海上安装支架,保证海上安装作业安全、高效。应用LS-DYNA 3D软件进行供应船撞击保护架分析,保证护管不会受到供应船撞击。

浮式生产储油卸油装置上卧式容器鞍座联接螺栓计算

安装在海洋平台浮式生产储油卸油装置上的卧式容器受海洋的波浪运动影响,使其鞍座与垫墩的联接螺栓承受三个方向的运动载荷。因此,无法直接按照卧式容器标准校核螺栓强度,而采用数值计算经济性较差。本文以某典型卧式容器为例,从螺栓的预紧力计算、静强度计算以及疲劳强度计算三个方面阐述了鞍座螺栓联接的解析计算方法,同时总结了在波浪运动载荷下螺栓联接的设计要点,为工程应用提供参考。

浮式生产储油卸油装置上LPG储罐强度设计要点浅析

LPG储罐是LPG回收模块的重要设备,结合压力容器建造规范与IGC规则中C型独立液货舱的设计方法,采用规则设计与有限元校核结合的方式,对浮式生产储油卸油装置(FPSO)上LPG储罐及其支承结构进行了强度设计。计算模型共有6个工况,综合考虑了设计压力、液体动压力、晃荡载荷、风载荷、船体运动载荷、船体倾角、爆炸载荷、碰撞载荷。根据计算结果,对储罐壳体、加强环,支承结构自身,支承结构与下部模块的焊缝进行校核,可为FPSO上LPG储罐的设计提供参考。

超大型浮式生产储油卸油装置船体抗坠物撞击结构分析

以一艘深水超大型浮式生产储油卸油装置(FPSO)为例,介绍了某石油公司企业标准对FPSO主船体抗坠物撞击结构分析的技术要求。案例设定了原油装卸快速连接器坠落撞击FPSO船尾主甲板事件,进行了事件的定量风险分析、风险概率和碰撞能量计算。设定了3种典型撞击工况,按DNV和BV船级社相关规范,应用非线性有限元分析方法和LS-DYNA 3D软件,对造成的撞击损伤和撞入深度进行了数值仿真。结果表明,在3种典型撞击工况下FPSO主甲板结构的损伤和坠物撞入深度均满足该石油公司企业标准对FPSO主船体抗坠物撞击的安全要求,FPSO船尾主甲板设计安全可靠。

浮式生产储油卸油装置上液化石油气储罐支承结构强度校核

液化石油气储罐是液化石油气生产处理过程中的重要设备之一。针对浮式生产储油卸油装置上的液化石油气储罐,结合ASME压力容器建造规范与IGC规则中C型独立液货舱的设计方法,综合考虑了液化石油气储罐罐体内部压力、风载荷、船体运动载荷、船体倾角、爆炸载荷和碰撞载荷,采用ANSYS软件,分6种计算工况对液化石油气储罐支承结构进行了应力计算。根据有限元计算结果,对液化石油气储罐支承结构附近的罐体、内加强圈,支承结构自身,垫墩与底部结构之间的角焊缝分别进行强度校核,提出的应力计算与校核方法可为浮式生产储油卸油装置上液化石油气储罐的设计提供参考。

浮式生产储卸油装置放空管路压力安全阀流致噪声特性

针对单相气体流致噪声问题,以某浮式生产储卸油装置(floating production storage offloading,FPSO)大流量天然气处理装置管路系统的压力安全阀为研究对象,采用非定常大涡模拟(large eddy simulation,LES)和Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)声类比模型对其流动特性和流致噪声特性进行研究,得到了压力安全阀(pressure safety valve,PSV)内流场分布,预测了噪声产生位置及其频谱特性,结论可为压力安全阀和天然气管路系统的前期设计提供理论依据和技术支撑。

在建浮式生产储油船非完整状态下起浮坐墩的可行性分析

以实际工程项目为例,全面考虑浮式生产储卸油装置(FPSO)未完工情况下的建造状态,结合以往经验,制定起浮坐墩各阶段实施方案,并采用有限元分析软件,分析FPSO在不同工况下的应力和变形,研究其在非完整状态下起浮坐墩的可行性。

圆筒形浮式生产储油装置在短峰波中水动力性能试验研究

采用不同方向分布参数的三维短峰波浪对圆筒形浮式生产储油装置(FPSO)迎浪方向的水动力性能开展模型试验研究,对圆筒形FPSO运动响应和系泊系统受力进行分析,并与长峰波浪中的试验结果进行对比.试验结果显示:在短峰波环境条件中,圆筒形FPSO的纵荡运动响应小于长峰波试验结果,横荡和横摇运动响应大于长峰波试验结果,系泊缆最大张力小于长峰波试验结果.在短峰波与长峰波环境条件中,圆筒形FPSO的水动力性能存在较为显著的差异.试验结果可为深入开展三维短峰波中海洋结构物水动力性能研究提供参考.

浮式生产储卸油装置的若干关键技术问题

鉴于对浮式生产储卸油装置的运动性能、结构强度和作业安全都有很高的要求。本文就甲板上浪、FPSO与穿梭油轮的多单元耦合作用、系泊特性、水深对运动的影响、疲劳评估和水弹性分析等关键技术问题做了综述,以期对浮式生产储卸油装置的设计、作业和维护有一定的参考价值。

海上浮式生产储卸油装置大型液化石油气储罐设计与校核

海上浮式生产储卸油装置(FPSO)上的大型液化石油气储罐具有储存的介质易燃、易挥发,储存量大,晃动幅度大等特点,其设计与校核目前没有专用的标准和方法。针对南海某FPSO上的大型液化石油气储罐进行机械设计研究,解决液化石油气储罐的壁厚、多鞍座和破波浪板等设计难点问题。建立有限元模型对各个工况下液化石油气储罐及其结构进行强度校核,同时建立计算流体力学模型对液化石油气储罐的晃动情况进行模拟。强度校核和数值模拟结果表明,液化石油气储罐本体、内部加强圈以及鞍座等结构的设计满足各种工况条件的要求,在储罐罐内增加破波浪板后能够有效抑制罐体内液体的晃动,降低液体对罐体的冲击与压强,确保液化石油气储罐在FPSO上的使用安全。

惰气系统在浮式生产储卸油装置(FPSO)中的应用

介绍了海上浮式生产储卸油装置(FPSO)中惰气系统的工艺流程及作用,讨论该系统惰气发生模式、主要设备参数、处理能力设计,评价节能环保效益,总结设计中的注意事项,优化设计。

Spar钻井生产储卸油平台油水界面监测试验研究

新型深水立柱式Spar钻井生产储卸油平台油水界面监测技术是保证该工艺顺利进行的关键技术之一。针对前期小试试验提出的静压式方法油水界面监测方案,本文开展Spar钻井生产储卸油平台储油系统1∶15缩尺比中试试验,考察静压式方法在该超长立柱式储油舱内的可靠性及适用性。研究结果表明:静压式方法在常规海况静态置换及一年一遇海况动态置换中对油水界面监测均具有稳定、可靠的测量特性,可适用于Spar钻井生产储卸油平台超长立柱式储油系统。另外,在监测系统中需设置高位/低位定点监测装置及精准的Spar钻井生产储卸油平台吃水监测系统以分别消除斜率偏差及曲线偏移引起的误差。

浮式生产储油装置台风模式建设工艺系统改造研究

中国南海海域海上油气田,长期以来遭受台风的困扰。即使台风中心没有经过油田,每次撤复台油田至少损失72小时的产量。台风模式研究以实现海上生产设施在人员撤台后(设施处于无人状态)到台风关停前这段时间内,通过远程监控实现正常、安全生产为主要目标。通过对现有设施进行适当改造,以达到在陆地实现对各类海上生产设施的远程监控,实现实时监控、远程操作和安全关断。其研究内容主要涉及工艺系统、仪控系统、电气系统、通讯系统、暖通系统等。工艺系统改造方案是基于工艺系统现状,结合油田正常生产操作规程,有针对性地对工艺流程、工艺设备、工艺阀门及仪表进行远程遥控生产改造,结果表明,能满足“油田延迟停产”以及“台风路径走偏或者风力弱化后不停产”,最终减少台风对油田产量的影响。

浮式生产储卸油装置生产流程控制系统设计与实现

浮式生产储卸油(floating production storage and offloading,FPSO)装置长期海上工作,受场地和环境限制,油气处理设备集成度高,控制难度大等特点。为验证FPSO生产流程控制系统(production control system,PCS)的总体设计和关键技术,以某30万吨FPSO为研究对象,针对油气处理工艺特点,介绍了PCS系统组成、三相分离器的控制策略及PCS样机的功能测试方法,为今后其他FPSO生产流程PCS系统的总体设计和解决方案提供参考。

浮式生产储卸油装置自动清洗中喷嘴射流的模拟分析

介绍了利用高压水射流对浮式生产储卸油装置中的储油舱进行清洗的工作原理,并将锥形喷嘴和锥直形喷嘴作了比较,着重对矩形出口喷嘴进行了数值模拟研究。该方法的应用将降低工作人员劳动强度,改善工作环境,有效缓解清洗过程中污染物排放引起的海洋环境污染问题,减少新鲜水的消耗量,降低清洗废水后续处理成本,彻底解决了传统工艺能耗高、清洗效果差、污染环境以及效率低等问题。

高压比无油纯干式螺杆压缩机在浮式生产储卸油装置上的应用

某海上浮式生产储卸油装置中的低压气螺杆压缩机处理工况较为特殊,属于两级压缩的高压比工况。结合国内外压缩机生产厂家的技术现状,对两级螺杆压缩机的具体选型设计展开对比分析。在项目费用允许情况下,最终选择综合技术性能最优的两级无油纯干式螺杆压缩机作为低压气压缩机。介绍了无油纯干式螺杆压缩机的技术参数、相关控制配置、润滑及机械密封系统、出口管道消音器特殊设计、机组罩壳设计及整撬紧凑布置设计等关键技术,可为今后油气田项目中特殊工艺气压缩机选型应用提供参考。

新型浮式钻井生产储卸油装置结构总强度分析

目前我国深水海域处于开发早期阶段,较适合采用既有钻井功能又集成了采油、储油功能的浮式生产钻井储卸油装置(FDPSO),作为独立生产装置,可以大幅降低油田初期开发费用。选取一种新型的八角形FDPSO结构,基于深海环境条件和装载工况,建立整体结构数值模型,依据三维辐射绕射理论和谱分析法计算波浪载荷,确定设计波参数,将设计波载荷传递到整体结构有限元模型,最终得到了总体结构的应力分布规律。研究结果可为我国深远海油气田早期开发的FDPSO结构设计提供理论参考。