浮式生产储油卸油装置(FPSO)是海洋石油开采的重要装备,旧油轮改装是FPSO的重要来源之一。“FPSO CYRUS”轮改FPSO就是典型的案例。“FPSO CYRUS”轮改造前为一艘双壳双底，载重11万吨的阿芙拉型油轮，船长234米，型宽42米，型深21.5米。在改造成浮式生产储油卸油装置后，船舶主尺度未发生变化，但其性能却发生了本质变化。改造后，该轮的原油储存能力将达71.4万桶，其配备先进的生产处理设施，原油处理能力为4.5万桶/天，该设施采用多点系泊定位形式，改造后设计使用寿命变为25年，可连续固定作业10年不进坞，改造完成后的“FPSO CYRUS”如图1所示。
改造工程
浮式生产储油卸油装置（简称FPSO）从尾至首主要设施布置如下：直升飞机平台、原油尾部外输装置、生活楼、甲板吊机、上部油气水处理设施、多点系泊装置、火炬塔。
FPSO外形类似油船，但其复杂程度要远远高于油船，涉及的复杂系统包括了多点系泊系统、油、气、水处理系统和直升机起降系统，惰性气体发生系统、消防救生系统、电气仪表系统、监控系统、发电系统等等。
油轮改造为浮式生产储油装置，可以分为三个主要阶段，一是船体结构检测，二是旧设备拆除与翻新，三是系统改造与模块安装。本次改造主要内容有：主甲板改造换新、生活区扩建换新、油气水处理系统模块及上模支墩新造安装、直升机起降系统新造、原油外输平台新造、发电系统改装新增、多点系泊结构改装新造、艏艉部改装新造、消防救生系统改装新增等。下面将依托FPSO改造实例着重对船体及结构改造重点工程项目进行介绍。
1、结构检测与总纵强度评估
该轮进厂后首先对船体结构包括钢板、型材进行检测测厚，以确定维修换板整体工程量。该轮进厂时，其船龄已超过11年，基于重大改建完成后船舶将在目标海域不进坞工作10年的目标，依照评审要求船舶按照第三次特别检验的范围进行近观检查和测厚。测厚过程依据检验规程进行，测厚结束后根据结构的腐蚀极限情况，结合测厚报告，确定换板部位与换板尺寸。同时依据CCS《钢质海船入级规范》对于130m以上且船龄10年以上的油船需要在特检时对船体梁总纵强度进行评估的要求，由我社认可的供方公司进行总纵强度评估计算并提交最终的计算报告。
2、原船设备的拆除与翻新
该轮进入船厂后，需拆除FPSO不再需要使用的油船原有设备，拆除的设备包括了左舷主锚及锚机、甲板旧吊机、焚烧炉、排油监控设备等。然后根据改造方案，对部分设备进行翻新和更换，其中更换了应急发电机和应急配电板、生活污水处理装置、应急消防泵等大型设备。对船上原有的各类泵进行解体检查、修理加工及试验，同时对所有仪表、阀门和管路等进行翻新与修理。其中仪表和安全阀在检修后还需要由计量所出具检定证书。在翻新过程中，现场全程监控旧设备的拆检及车间维修加工并见证检验旧设备的回船安装和运转调试。
3、主甲板改造加强
主甲板结构形式基本保持与原船一致，但由于主甲板上需增加大量上部模块，如油水分离模块、油气分离模块、电力模块等共10个模块，需要对支墩的甲板安装位置进行局部加强，因此在甲板支墩的反面甲板纵骨处加装了支撑肘板及补板。
4、尾楼甲板改造加强
尾楼甲板由于新增直升机起降平台，因而将直升机平台支撑位置处的甲板板割换为加厚板、同时在支撑位置处的反面构件上加装支撑肘板。
5、上层建筑延伸扩建与内舾装改装
该轮旧生活楼位于船尾，改造后位置不变，主要在原生活楼两翼延伸扩建了新生活楼结构，改造扩建后生活区可以容纳的居住人数从33人增加至76人，上层建筑延伸扩建图见图2。整个生活区改造工程主要涉及钢壁、梯道、门、窗的改动，内装板和甲板敷料的安装及防火设施的改装等。
6、模块支墩安装
每一上部模块与主船体之间的连接结构为模块支墩，常用模块支墩形式有三种，分别是：普通刚架形式、简支梁形式和两端滑动形式。“FPSO CYRUS”的设计工作海域属于海况温和海域，因此其选择了普通刚架形式，即将模块构架平台支腿直接焊接在模块支墩上，这种刚架形式虽然在模块支撑根部有明显的高应力区，但是却利于现场建造，可大大减少工程量。模块支墩作为上部模块和船体结构的连接界面，是承受大载荷的关键结构，需对模块支墩的建造精度和安装误差加以严格控制。模块支墩大多布置在船体的强横框架和纵向构件的交叉位置处，在模块支墩主甲板区域装配时，应尽量消除模块支墩结构与支墩下甲板反面加强结构之间的板厚对齐误差。
7、上部模块安装集成
与油轮相比，FPSO新增了多个上部模块，包括了原油处理模块、油气水分离模块、生产水处理模块、伴生气处理模块、化学药剂注入模块、配电模块、直升机燃油储存模块等。为缩短工程工期，模块的预制采用了多场地建造模式，由不同分包商/不同场地同时进行建造，待完工结束后，将上部模块整体吊装至船体上。在模块吊装前，应审查模块测量安装方案，尽可能地缩小安装偏差。其中在工艺模块吊装时，避免模块支撑结构与模块支墩安装界面间隙过大导致某个支撑结构支腿“悬空”的现象。独立模块吊装至上模平台后基本采用搭接，而不采用焊接，以消除模块之间变形的影响。
8、直升机平台预制安装
直升机平台结构位于尾甲板处，主要用于直升机运输物品及人员时起降。直升机甲板平台由分包商独立预制成形后再以散件方式运输到船厂，最后将直升机平台的舾装件及其附件一次性安装到位。
9、货油管系与原油外输系统改造
FPSO改造工程，保留了货油舱内货油管系及泵舱内的货油泵和货油管系，在拆除原船主甲板上的外输管系的基础上，重新布置新增的主甲板原油外输管架及管系，新布置的原油外输管系直接连接至艉部处的原油外输系统。
10、火炬塔建造
火炬塔预先在场地进行预制，预制完成后安装于艏部左舷主甲板。在预制时，将其平放在胎架上，通过激光经纬仪测量定位，保证胎架的水平度，即保证火炬塔的垂向精度。火炬塔的结构由钢质圆管焊接而成，由于其特殊的结构形式，管节点存在许多T、K、Y节点，在节点处易产生应力集中，在对钢管装配时应控制好装配间隙、同时重点注意焊接质量的控制，在焊接完成后可对T、K、Y节点进行打磨过渡，消除焊接残余应力。
11、更换甲板吊机和吊机休息臂
本次改造拆除了该轮原有的左右舷吊机，在船厂预制完成两个新吊机基座、吊机柱体及吊机休息臂并通过吊装分别安装在主甲板左右舷。
12、多点系泊系统
多点系泊是浮式装置常用的一种系泊方式，适用于较好的海况环境。“FPSO CYRUS”的作业海域属于海况温和海域，四季风浪流参数改变频率低，因而选用了多点系泊的系泊方式。该轮改造后在主甲板艏艉两端左右舷一共布置了4套多点系泊系统，每套系统由3条锚链组成，每条锚链通过导链管、导链器、止链器等装置将船体与地桩连接，将FPSO系泊在固定位置，井口平台采集的原油将通过悬挂在浮式装置艏部舷侧的立管经由管汇进入FPSO的油气水处理流程。
13、货油舱大舱结构改造
本次改造还将原船的No.1左货油舱重新改造并分隔为生产水舱、隔离空舱、副油舱、泵舱四个独立舱室。
14、坞内维修
船舶进坞后，首先使用高压水枪清除船体水线以下海生物，然后根据坞修计划完成以下工作：清理海底门、拆检维修通海阀、海底阀箱测厚与水压试验、舷外排水口测厚与修理、海底塞密性试验、中间轴承测量、尾轴下沉量测量、护轴套测量、舵系测量、更换安装新的船体阴极保护系统、依据退审图纸增加勘划水下检验标志。在完成坞内修理和试验项目后，根据改造技术规格书，打砂去除原船油漆涂层，并重新施涂底漆和防污底漆。
15、系统安装集成调试
在设备与模块系统安装集成上船后，船体、轮机、电气各专业依照审批通过的调试大纲和调试程序对各系统进行调试验收，对检验过程中发现的问题以问题清单（Punch List）的形式进行记录并及时反馈。
改造技术问题及应对措施
在FPSO改造过程中遇到了不少技术问题和困难，下面就改造过程中遇到的一些技术问题及应对措施进行概述。
1、货油舱双层底内底板沟槽腐蚀
通过改造前进行的测厚检测，发现了在货油舱双层底内底板存在多处连续沟槽腐蚀区域。针对双层底内底板腐蚀问题，经与船东及海工技术中心的反复讨论研究，在基于该FPSO改造过程中已采取一流防腐技术，年间蚀耗率可按照轻微腐蚀处理的前提下，参考CCS规范中有关内底板最小厚度计算公式，将双层底板的换新厚度由原先的15.5mm降为13mm，经过有限元强度计算分析，确认该厚度能够满足有限元模型对该区域的强度要求。同时要求在双层底内底纵骨之间加装纵向加密纵骨及三角肘板，以减小纵向构件的横向跨度，确保满足该区域侧向稳定的要求。
在加装纵向加密纵骨并添加肘板前，需要先更换所有腐蚀板厚低于13mm的内底板。换板时，注意对照原船设计图纸，保持所换新板的厚度和材料级别与原船一致。同时由于沟槽腐蚀基本发生在纵骨根部位置，换板时应特别注意保持纵向构件的连续性。
根据要求，船东方设计公司除提交了有限元计算分析报告外，还提交了图纸和钢板换新衡准表，其中钢板换新衡准表详细描述了所有压载水舱双层底各列板经过加强改造后的换新衡准厚度计算过程及结果。
2、倾斜试验的免除
由于改造计划的变更，该轮将在未完成所有改造工作的情况下中途迁往其他船厂完成剩余6个上部模块的建造安装工作。在此情况下，项目组向船东方提出应进行倾斜试验，确定实船重量、重心，计算单航次航行工况下的完整稳性、破舱稳性，提交海工技术中心进行审批。船东认为，如进行倾斜试验，将严重影响改造工期，申请通过提交空船重量及重心位置的估算报告、单航次航行工况的稳性计算报告、强度计算报告供CCS审核批准以免除倾斜试验。海工技术中心在审核并批准了单航次航行工况下的重量和重心理论计算报告、单航次的稳性报告、强度计算报告，同意理论计算替代本阶段的倾斜试验。对今后类似情况的建议：如在改造中途需要对船舶进行迁移，并申请免除倾斜试验，原则上可以用理论计算代替倾斜试验，以理论计算得出的重量、重心数据进行稳性计算，但前提条件是，所有重量重心的移除和增加都必须有详细的书面记录并得到验船师的书面确认。
3、应急拖带装置拆除
根据SOLAS要求，载重吨20000以上的液货船必须配备首尾应急拖带装置。该轮改造为FPSO，首尾应急拖带装置在船舶出坞被船东拆除，但该轮将空载单航次从深圳自航道迪拜，因此建议船东单航次申请船旗国免除，同时CCS提供相关的免除意见，最终获取船旗国的免除批准。
4、单锚一水航行
改造设计方案中，FPSO将通过多点系泊的方式固定于作业海域，因而改造开工后，拆除了原油船左舷首部的锚泊系统，留下右舷首部的一套锚泊系统作临时系泊之用。由于该轮的改造工程分为两个阶段进行，第一阶段在深圳完成主船体改造及部分上部模块新装，第二阶段在迪拜完成剩余上部模块的安装和系统调试。在深圳完成第一阶段改造工程后，该轮将从深圳自航到迪拜，因此需要申请免除左锚的单航次一水航行。经与海工技术中心的反复讨论研究后，要求船东方提供以下资料并满足CCS的审核评估要求。1）基于改造与部分模块安装完工后状态的船舶舾装数计算书须满足CCS《钢质海船入级规范》的相关要求；2）改造后的锚泊设备布置图、锚泊设备参数、从深圳航行至迪拜的航行路线和航行工况、航行途中紧急抛锚应急预案等需要通过海工技术中心的评估；3）提供原有锚泊设备的产品证书交由现场项目组审核备查。经过项目组的审核评估后，最终同意了船东方的免除要求，并在船级报告中给出备忘，限制该轮仅限于从深圳至迪拜进行单航一水航行。
5、舷灯和主桅灯可视范围受阻
“FPSO CYRUS”在改造后，其左右舷灯可视范围受甲板新增的吊机阻挡1～2度，主桅灯可视范围被船首火炬塔部分阻挡，不满足《国际海上避碰规则》中对桅灯和舷灯显示角度的要求。经与船东方及海工技术中心讨论研究后，建议船东方增加以下改进措施：1）在驾驶甲板两翼增加额外的了望；2）船首位置增加额外的了望；3）在交通繁忙海域高级船员应在驾驶室值班；4）在船舶自动识别系统（AIS）上张贴警示信息。在满足上述改进措施的情况下，最终得到了船旗国的免除批准。
6、通向船首的安全通道
FPSO改造后，尾楼通往船首的步桥已拆除，不能满足SOLAS公约对自航油轮的要求。开航前，船东向船旗国提出免除申请，船旗国提出满足以下措施，同意免除：1）在驾驶室增加额外的了望；2）任何船员通往首部需穿戴救生衣、佩戴安全带、结伴而行；3）在交通繁忙海域高级船员应在驾驶室值班；4）船舶在首部及驾驶室翼桥两侧装有监控设备，可以监视周围交通情况。
7、驾驶室可视视线被遮挡
配电模块安装上主甲板后，驾驶室可视视线被部分遮挡，不满足SOLAS公约对驾驶室可视视线范围的要求。经过与船东方和CCS海工技术中心的讨论研究后，建议船东方增加以下改进措施：1）在船艏楼甲板设置临时遮蔽的观察处所； 2）船首位置及驾驶甲板两翼增加额外的了望；3）船舶配置CCTV监测周围海域交通情况；4）进出港口时通知港口当局，并增加额外的安全措施。在满足上述改进措施的情况下，最终得到了船旗国的免除批准。
“FPSO CYRUS”的重大改造项目技术要求高、施工难度大、工程时间紧，在改造过程中，同船东、船厂开展了多次技术交流与服务活动，保证了改造项目的顺利开展。“FPSO CYRUS”作为CCS承担的首个油轮改FPSO入级项目，在现场、审图各专业的共同努力与通力协作下，圆满地完成了“FPSO CYRUS”的检验任务，也为后续的FPSO改装工程在技术上积累了经验。
-- 中国船检（2019-03-14） |