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远海原油转驳核心装备关键设计制造技术

广东工业大学,南通中远海运船务工程有限公司,广东中远海运重工有限公司

项目简介

石油被誉为“工业血液”,远海深水区蕴藏着全球44%和我国南海80%的油气资源。深远海油气资源开发是国家战略,浮式生产储卸油船(FPSO)和原油转驳装备(CTV)是海油开发核心装备,如何将原油从FPSO直接转驳到超大型油轮(VLCC),而无需陆地储油库中转,一直是亟待解决的世界性难题。在国家工信部重点研发专项和国家自然科学基金等资助下,通过产学研用十多年的联合攻关,设计制造了全球首艘原油转驳装备/船(CTV)、首座圆筒形FPSO和首套“FPSO+CTV+VLCC”多浮体原油转驳系统。首次实现了将原油直接从FPSO转驳到VLCC,突破了离岸距离的限制,填补了国际空白,主要创新如下:

创新点1:提出一种无需船坞的在水上“分层制造,逐层叠加”直接制造巨型FPSO的浮态制造新方法,建立了水下旋转角度数学模型,发明了旋转角度可变的水下旋转工艺装置,形成了平台底层分段划分、扇形分段对接精度控制、逐层吊装重心控制等成套浮态制造工艺与技术,解决了船坞建造接触应力大易变形的技术难题。设计制造了世界首座圆筒型浮式生产储卸油船(FPSO),船平台主甲板直径78米,高60米,重2.8万吨,储油量40万桶。

创新点2:针对CTV整体空间狭小、管线密集、敞口式结构复杂、焊接容易变形等难点,建立了CTV复杂结构焊接变形力学模型,形成了肋板横舱壁等横向复杂构件的分段焊接变形补偿、船台合拢缝焊接变形补偿等成套工艺,解决了敞口式CTV焊接变形量大的技术难题。设计制造了世界首艘深远海原油转驳装备(CTV):尺寸规格:长宽深89m× 20m×10m;排水量7000t。

创新点3:建立了风-浪-流耦合作用的柔性链接多浮体水动力运动数学模型,研发了基于实时监测风浪流及VLCC牵引力调整CTV主推进力及侧推力的多浮体动态定位系统。设计制造了世界首个“FPSO+CTV+VLCC”多浮体系统成套装备:7级风、流速≤1m/s、浪高≤4m,突破了远海复杂海况下将原油从FPSO直接转驳到VLCC的技术难题,原油转驳速度8000/h@10bar,比常规设备提升 50%。

授权发明专利36件,其中国际专利6件。获得中国专利奖金奖和中国发明协会创新成果奖一等奖1项。被列入国家工信部首台(套)重大装备推广应用目录。近三年新增高端装备销售额75.6亿元、新增利税7.1亿元、创汇9.9亿美元。世界首制2艘CTV已在我国权益区示范应用,在“一带一路”建设和国际能源合作国巴西水深2200 米的深海油田商业化应用,三年转驳的原油价值超1200亿美元。中央电视台、人民网、Ocean Engineering等国内外重要媒体和专业刊物纷纷报道。中央电视台报道:“中国国之重器,填补了国际空白”。国务院国资委评价:革命性简化了现有外输模式,带动了深海石油开发领域装备制造技术的发展。用户评价:历史上首次将原油直接从FPSO 转驳到VLCC。经院士专家技术鉴定委员会鉴定:“该项目成果具有自主知识产权,技术创新性强,项目成果总体技术达到国际先进水平,其中多浮体原油转驳装备技术处于国际领先水平”。成果已形成了显著的经济社会效益和国际影响力。