超级海上油气“处理厂”重生记

原文来源：科技日报

　　题图 P67从青岛港干拖起航运往巴西

　　海上浮式生产储卸油装置P67：位居世界最大FPSO（海上浮式生产储卸油装置）之列，总长314米，总宽74米，甲板面积相当于3个标准足球场。最大产油量15万桶/天，储油量160万桶，天然气处理能力600万标方/天，配有可供158人作业的生活楼及直升机平台。它的最大排水量达35万吨，相当于“辽宁号”航空母舰的5倍，最高年产量相当于四分之一个大庆油田，是名副其实的超级海上油气“处理厂”。

　　当地时间8月30日，巴西里约港，由中国首次自主集成的世界级FPSO——P67正在这里进行投产前最后的整船海上联动调试工作。据现场参与海上联调的中方工作人员介绍，FPSO是当今海上油气田开发的主流生产装置，能够对海上原油、天然气进行初步加工、储存和外输，是集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性大型海上油气生产基地，被称为海上油气“处理厂”。一个月后，P67就将驶往巴西东南海域桑托斯盆地盐下油田进行作业。

　　P67项目经理陶付文告诉科技日报记者，与其他形式的石油生产平台相比，FPSO采用系泊模式在海面上固定，通常与海底采油系统组成一个完整的油气开采、处理、储存和外输系统。其作业原理是通过海底输油管线接收从海底油田中采出的原油、天然气，并在船上进行初步加工处理，然后储存在货油舱内，最后通过卸载系统输往穿梭油轮。

　　高压水射流让P67“烂尾”换新颜

　　作为我国为海外承建的工程量最大、最复杂、技术要求最高的FPSO项目，P67建设难度极高，挑战非常大。陶付文介绍，代号P67的项目所有者是巴西国家石油公司。但中途却因原巴西承包商自身原因而无法继续承建，P67被迫停工。由于情况复杂，工期紧张，世界各大造船厂望而却步，不愿承接这个二手“烂尾”项目。

　　中国海油旗下海油工程公司认为这是挺进南美市场的好机会，毅然接过了这个停滞的“烂尾”项目。由于停止建造长达2年之久，其间缺乏维护保养，当P67被拖航至中国海油青岛制造基地时，海油工程公司发现这艘“海上巨无霸”早已锈迹斑斑。

　　“我们首先要对主甲板1.6万平方米区域进行脱除旧油漆和除锈作业，鉴于P67是一个内部各种设备高度密集分布的储卸油装置，所以交叉作业施工的情况非常多，如果采用传统的喷砂工艺，会影响FPSO交叉作业，还会产生污染。”陶付文说。

　　因为，传统的喷砂工艺是利用高速喷射束将石英砂、金刚砂等喷料，喷射到甲板旧油漆和锈迹表面，使漆皮和锈迹的外表发生变化，进而脱落，达到去漆除锈的效果。但喷砂会使喷料粉尘漫天飞扬，严重污染港池内的海域和空气环境，还要花费时间清理，浪费人力物力。

　　针对这种情况，海油工程技术团队经过数次深入研究和实地测试，最终提出了超2000公斤超高压水射流技术，借助高压水的巨大冲击力，在甲板涂层下方产生爆破和剪切效果，从而使旧油漆和锈迹剥离主甲板。

　　陶付文高兴地说：“这项技术的创新突破，一方面不产生粉尘污染，十分环保；另一方面产生的废水经过回收、净化后可循环利用，无喷砂工艺的喷料花费。一举攻克了无尘喷砂和交叉作业施工两大难题，开创了国内海洋工程行业超高压水射流脱漆除锈的先例。”

　　超声波精准检测管线裂纹情况

　　一组数字令人折服。P67检验技术负责人赵顺利介绍，P67使用钢材约4.5万吨，相当于3万辆小汽车的重量，其内部各类金属管线密布。在长达两年多时间的建设过程中，海油工程技术团队需要定期对金属管线焊口进行质量检验，以检测管线焊口或内部的裂纹缺陷情况。

　　国内海洋船舶工程领域常用的传统检验方法是射线照射技术，射线照射检验是利用射线穿透部件，在部件背面的底片上留下影像，通过洗片等环节将影像显示出来，影像黑度的变化情况对应部件内部不同程度的缺陷情况。

　　“但是射线检验存在安全性低、作业效率低、应用灵活度差等诸多缺点。”赵顺利表示，工业射线如果照射到人体，会对人体产生伤害，施工中必须进行30—50米范围的警戒隔离，因此通常只能在夜间进行作业，并严禁其他交叉作业。另外射线检验拍一道厚壁管线焊口，需要几十分钟，有的甚至需要20多个小时，工效很低。加上射线照射的设备相对笨重，作业灵活性不高，这些射线检验的缺点都会影响项目工期进度。

　　赵顺利和他的技术团队一直在寻找一种可替代射线照射检验的新方法。在多方探索后，他们找到了超声相控阵无损检测（PAUT）技术。PAUT技术是利用超声波的折射、反射以及聚焦的特性作为检测原理。仪器发出的超声波进到部件后会发生反射，产生的反射波再返回仪器，仪器对这个反射波进行处理，并以图像的形式显示出来，分析图像即可得到检验结果。

　　“PAUT技术的优势完全克服了射线照射的缺陷，在质量检验工效、准确性、安全性、灵活性上都较射线照射检验有很大提升。”赵顺利告诉记者，PAUT属于声波检测，无射线对人体的辐射伤害，安全性更高，白天晚上都可以作业。PAUT技术完成一道焊口的扫查只需几分钟，结果分析也很快，在厚壁管线检验工效上较射线照射可提高10倍以上。PAUT设备还非常轻便，使用灵活性更高。例如，PAUT可顺利完成P67火炬塔最顶端近130米的超高空检验作业，相当于40层楼的高度，而射线照射设备则根本无法进行这种超高空作业。

　　在一些特殊部件上，PAUT技术也存在局限，需要技术攻关。海油工程技术团队成功克服了PAUT技术在FPSO小径管和不锈钢材料上的应用难题，将该技术应用到1寸不锈钢小管焊口的质量检测中，实现了在国内海洋船舶工程领域的首次应用，提升检验效率近10倍。“2017年，PAUT技术累计实现检验焊口1590道，节省了6000工时的检验时间，为P67项目的如期交付赢得了宝贵时间。”赵顺利说。

　　球形支座预防连接断裂

　　目前，P67正在巴西里约港进行开采油气前最后的整船海上联动调试工作。P67可在2200米的深海油田作业，并创下了576公斤气密试验的业内纪录，从调试情况看，目前全船设备运转良好。

　　如何稳定地把模块固定在甲板上是一个世界性难题。P67设计负责人杨健介绍，由于P67常年在海上作业，会受到风浪的影响而摇摆不定。国际通用的是焊接技术，但在船体长时间晃动摇摆中会使连接两者的焊接开裂。

　　“逢山开路，遇水搭桥。”海油工程技术团队在模块和甲板墩位的连接处放置了一个贴合墩位和模块底部的曲面，称之为球形支座。同时，为保证模块不会大幅度晃动，技术团队还特意在前后左右的运动轨迹上加了相应的挡板。这样一来，模块只能在一定范围内来回滑移，连接再也不会断裂。“球形支座是海油工程在国内FPSO业内首次创新应用的一种连接模块和甲板之间的缓冲装置，安装平整度误差不超过0.2毫米。”杨健说。

　　在P67船的一侧安装了输油用的立管，为确保这种立管输送原油的安全性，海油工程技术团队发起技术攻关，首次在国内创新应用了定向喷射法兰保护罩，这种保护罩是一种可阻燃、耐腐蚀的设备，犹如“盔甲”一般，安装在立管法兰（轴与轴之间相互连接的零件，用于管端之间的连接）外部，具有被动防火的功能。一旦立管上的法兰连接处出现可燃气体泄漏，这种装置可以自动将泄漏气体导出至船体外侧，并使立管区免受火灾影响，大大提高了P67原油生产的安全性。