單點系泊裝置:概述,懸鏈式浮筒系泊裝置,單錨腿系泊裝置,單浮筒剛臂系泊裝置,單錨腿

單點系泊是指一個系泊和運轉裝置，它在海底管道和系泊船舶（海上浮式油氣處理及儲存裝置、油輪等）之間提供一種聯繫以供輸送流體貨物用。

基本介紹

中文名：單點系泊裝置
外文名：Single point mooring device
定義：系泊和運轉裝置
簡稱：SP,
規範時間：1975年
規範地點：美國船級社

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概述

單點系泊是指一個系泊和運轉裝置，它在海底管道和系泊船舶（海上浮式油氣處理及儲存裝置、油輪等）之間提供一種聯繫以供輸送流體貨物用，船舶可系固其上，且在環境載荷作用下所繫船舶能繞系泊點轉動，單點系泊裝置簡稱單點系泊，英文“Single Point Mooring”，簡稱“SPM”。它是伴隨海上油田早期生產和邊際油田開發而發展起來的。

海上油田的原油輸出，目前大多採用鋪設海底管道輸送或油輪駁運兩種方式。海底管道輸送在第十五章講述，油輪駁運需設單點系泊供停靠。單點系泊的技術越來越先進並納人規範，美國船級社(ABS)1975年頒布了單點系泊系統建造入級規範，各廠商均按此規範建造入級。

單點系泊系統從20世紀50年代後期發展到現在，已經成為廣泛使用的一種海上系泊油輪方式。它對海上油田的開發起著極為重要的作用，具有很多優點，而且這種技術本身還在不斷發展之中。歸納起來，它適用於以下幾個方面。

(1)可作為進出口原油的深水港，供大型或超大型油輪系泊和裝卸原油，能充分發揮大型油輪經濟運輸的優越性，而不必花費巨額投資去建設深水港。

(2)海上大型油田的開發是十分複雜的，固定生產設備的投資大，建設時間長，在儲量尚未充分掌握之前，很難做出切合實際的技術決策。採用單點系泊裝置為核心的早期生產系統，可以提早開發油田，為油田永久性開發的技術決策提供依據。

(3)單點系泊裝置是邊際油田、深海油田及離岸遙遠油田經濟開採的先進技術手段。

(4)可在經濟上或技術上不宜鋪管的海域代替海底輸油管道。

(5)能系泊海上石油加工處理廠，回收和利用石油伴生氣，使海洋石油資源得到合理的利用。

單點系泊裝置主要有兩種基本類型，即懸鏈式浮筒系泊裝置和單錨腿系泊裝置。根據海上油田開發的需要和海況條件的要求，在這兩種基本類型的基礎上，單點系泊技術不斷改進，逐步發展為多種類型的系泊裝置。

懸鏈式浮筒系泊裝置

這種裝置是單點系泊裝置中最早出現的一種型式，也是數量最多的一種。它使用一個大直徑(10～17m)的圓柱形浮簡作為主體，以4條以上的長垂曲線錨鏈同定在海底基座上。浮筒是具有彈性的(即能吸收外力衝擊能量)，能在一定範圍內漂移。浮簡上部是一個裝有軸承可旋轉360°的轉台，上面配有系泊樁柱、輸油管線、閥門、流體旋轉頭、航標燈以及必要的起重設備等。中心部位的流體旋轉頭下面連線著水下軟管和海底輸油管匯，上面連線著漂浮軟管並通向油輪。油輪是用纜繩系泊在浮筒轉台的樁柱上，在風、浪、潮、流的影響下，油輪能圍繞系泊點漂移轉動，使之處在最小受力位置，這就是該系泊裝置獨特的系泊彈性——風標性。它大大降低了系泊負荷，緩衝了風浪對系統的衝擊，也是單點系泊系統的主要特點之一。總之，它的主要優點是結構簡單、便於製造和安裝；它的組成部件除旋轉頭和軟管之外，都是常規產品，設計、製造、安裝簡便，造價低廉。它的缺點是要求海底地貌平坦，浮筒的漂移、升沉隨環境條件的惡劣而增長，這將使水下軟管過度撓曲而易於損壞；在持續搖盪期間，工作艇難於靠近，給維修保養工作帶來不便。

單錨腿系泊裝置

該裝置有一個細長的圓柱形浮筒，通常直徑為6～7m，高度約為15m。浮筒下面用錨鏈拉住，錨鏈的下端固定在海底基座上。由於浮筒具有正的剩餘浮力，所以錨鏈始終保持一定的張力。海底基座是以承受浮筒的正浮力和最大系泊載衙為條件的。錨鏈與浮筒之間、錨鏈與海底基座之間都用萬向接頭相連線；這種結構能使整個浮筒和油輪罔繞系泊中心轉動，而無需在浮筒上面安裝軸承和轉台。輸油管路不通過浮筒，水下軟管與漂浮軟管合為一條，直通油輪。這種系泊裝置既適用於淺水區，又適用於深水區，如果用於深水區，則錨鏈下端需連線一段內有輸油管的立管，立管上頭與錨鏈鉸接，下頭鉸接在海底基座上。立管可在任意方向擺動。流體旋轉頭安裝在立管頂部。

單浮筒剛臂系泊裝置

該裝置是在懸鏈式浮筒系泊裝置的基礎上發展起來的，其主要差別是用剛性軛臂系泊取代纜繩系泊。剛性軛臂與儲油輪之間的鉸鏈連線，允許產生縱搖；它的另一端支持在浮筒上，可以圍繞浮筒旋轉，並通過萬向接頭連線在一起，這樣就可使浮筒、剛性軛臂和油輪的搖擺角各自獨立。

單錨腿剛臂系泊裝置

該裝置是在單錨腿系泊裝置的基礎上發展起來的。剛性軛臂與油輪是鉸鏈連線，並通過一個允許有相對縱搖和橫搖運動的鉸連結頭與系泊立管相連。鉸連結頭通過滾柱軸承連線到立管頂部，使軛臂和油輪能隨風擺動。與立管組合在一起的浮力艙趨於使立管保持垂直位置，從而為油輪保持在停泊點位置提供了恢復力。立管底部是通過萬向接頭與海底的錨定底座相連的。

這兩種類型的系泊裝置使用的剛性軛結構，可以減少油輪的自由度，改善其作業狀況，使整個系泊系統的性能更為穩定。系泊油輪與單點系泊之間的剛性連線，可以避免在較惡劣海況下，油輪對浮筒的碰撞和失控飄移以及油輪和浮筒之間的激勵振盪。這就是使用剛性軛臂的效應。油輪無需倒車推進器或拖輪控制，作業比較安全可靠。

桅式單浮簡儲油系泊裝置

桅式單浮筒儲油系泊裝置由一個大而長的垂直浮筒構成，通過數根定位錨鏈固定，在波浪中比較穩定，無論是在海上縱盪、升沉還是橫搖狀況，都比懸鏈式浮筒系泊裝置穩定，適用於惡劣海況條件。

這兩種系泊裝置的一個重要特點，就是能延長最易磨損的漂浮軟管、水下軟管和系泊纜繩的壽命。當不使用時，漂浮軟管和系泊纜繩由絞車捲起而不再漂浮在海面上，減少破損問題；水下軟管長度較短，又處於波浪影響區域之外，故漂動很小。

另一個重要特點是在惡劣海況條件下，浮筒在任何方向都只有一個低振幅漂動，原因是沒入水下浮簡體積大，重心低，而且與海面相交的浮筒段直徑較小，使波浪阻力減至最低限度。

這兩種系泊系統配備的設備較多，除了必要的流體旋轉頭、管線、閥門、吊機之外，還裝有絞車、發電機組、居住設施、救生與防火設備、直升機平台等，是一個具有多功能的海上石油裝置。它們的最大缺點是費用昂貴，設備、製造、安裝工作量較大．故儘管優越性明顯，至今安裝實例卻很少。

導管架塔式剛臂系泊裝置

我國渤海某油田採用的導管架塔式剛臂系泊裝置，浮式生產儲油輪是藉助於系泊剛臂連線到導管架上。系泊頭安裝在導管架頂部中央的將軍頭上。系泊頭上安裝有轉輸油、氣、水的流體旋轉頭和一個轉動軸承．它可以使生產儲油輪和系泊剛臂一起繞著導管架轉動。

系泊臂是一個剛性“A”字形鋼管構架，其前端依靠橫搖一縱搖鉸接頭與系泊頭相連線，後端依靠系泊腿與生產儲油輪的系泊構架連線。

在系泊剛臂後的壓載艙中裝有防凍的壓載液。當系泊系統處於平衡狀態時，懸吊系泊剛臂的系泊腿是垂直的；當生產儲油輪由於環境力而移動時，系泊剛臂被抬起，從而產生恢復力，迫使生產儲油輪迴到平衡位置。系泊腿的上、下端均用萬向節分別與系泊構架和系泊剛臂相連線。系泊剛臂的前端和系泊頭的連線是橫搖一縱搖鉸接頭，再加系泊頭上的轉動軸承，這就使生產儲油輪在風浪中能自由地進行所謂的六向運動(即縱搖、橫搖、艏搖、垂盪、縱盪、橫盪)。

系泊剛臂懸吊在海面以上，通過活動棧橋，人們可以從生產儲油輪走到導管架上。油田產出的原油和天然氣從海底管道進入系泊頭上的流體旋轉頭，分別輸往生產儲油輪。