内转塔单点系泊系统锁紧装置载荷传递及失效分析

张宝雷, 徐业峻

(中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司,天津 300452)

0 引 言

中国南海的主力油气田的开采大多依托于浮式生产储油卸油装置(floating production storage and offloading， FPSO)，对开采的原油进行加工，变成合格的商品原油。由于中国南海的气候条件相对恶劣，且水深相对较深，使得具有风向标效应的内转塔式单点系泊系统成为船型FPSO的标配。截至目前，已先后在中国南海服役和即将服役的FPSO有十余条，而其中APL公司的单点系泊(submerge turret production， STP)系统是目前我国南海北部内转塔系泊系统的主力形式，部分单点系泊系统均出现过各种类型的故障，并在一段时期内存在部分风险。自2017年起，相当部分的STP型内转塔单点系泊系统出现了相同的故障——锁紧装置底座出现焊接裂纹。

锁紧装置是STP型单点系泊系统中关键受力结构之一，负责将水下锚系及立管海缆系统的全部垂向载荷通过STP浮筒传递至船体结构，在FPSO系泊中起到关键的作用，锁紧装置布置如图1所示。

图1 锁紧装置布置Fig.1 Layout of locking device

1 系统载荷传递分析

STP型单点系泊系统分为旋转部分(相对地面转动)和非旋转部分(相对地面不动)，在FPSO与单点系统回接安装后，STP浮筒与月池结构固定连接，随船体转动；STP转塔、滑环堆栈与水下系泊系统固定连接，相对地面不动。随船体转动部分与相对地面不动部分通过安装于STP浮筒和转塔上部、下部的轴承进行旋转连接。由此可知，锁紧装置在单点系泊系统中的受力较为复杂，因此其受力需从系统整体载荷传递角度进行分析。……