FPSOシングルポイント係留(SPM)システム:種類と接続方法

オフショア油田・ガス田開発では、FPSOは通常、長期的な石油・ガス採掘のために一定の海域に配置される。ライザーのたわみに制限があるため、FPSOの変位範囲も比較的制限されている。FPSOは、シンプルで安価なシステムである多点係留を使って配置することができるが、現地の風や波の条件に大きく左右されるため、西アフリカのような温帯海域への適用には限界がある。.
FPSO Single Point Mooring (SPM) Systems
北海、ブラジル、メキシコ湾、南マイカントリー海では、シングルポイント係留が一般的な選択だ。.

 

シングルポイント係留システムは、FPSOを指定された基点を中心に回転させ、風見鶏効果を生み出します。これにより、FPSOの船首は常に正味の外的負荷が最小になる方向を向き、システムに必要な係留力の合計が減少します。シングルポイント係留システムは、幅広い水深に適応し、非常に大きなFPSOを係留することができ、過酷な海象条件でも運用できるため、広く使用されている。一点係留システムは、主に2つの機能を果たす:第一に、位置決めと係留、一点から提供される係留力を利用してFPSOを油田操業現場に固定し、精製原油を輸送するための海上ターミナルとして機能する;第二に、海底生産システムとFPSOとの間の重要な接続点として機能し、海底生産システムに流体移送、電力、光制御伝送を提供する。また、坑口流体を油田からFPSOに移送して処理することもできる。.

SOFEC Single Point Mooring System

SOFECシングルポイント係留システム

Separable Single Point Mooring System

SBM(分離式シングルポイント係留システム)

また、シングルポイント係留システムの中には、極端に荒れた海況で係留システムから切り離し、安全な場所に退避できる緊急離脱機能を備えたものもある。しかし、このシステムの再接続操作には厳しい海況条件が要求されるため、海況が常に荒れている海域での使用には適さない。.

 

世界的に有名なシングルポイント係留(SPM)の設計・サービス会社には、SBM、ブルーウォーター、SOFEC、APL、プロセーフ、BWオフショアなどがある。わが国のCNOOCエンジニアリングもフロート式SPMシステムの建設を完了している。.

 

ブイ式シングルポイント係留システム

 

ブイは海岸から遠く離れた海域に停泊し、ガスや液体を積み下ろしするタンカーの係留ポイントとして、また海底マニホールドシステム間の接続ポイントとして機能する。ブイの主な機能は、陸上または海中から係留されているタンカーに石油・ガス資源を輸送することである。.

Buoy Mooring System

ブイ係留システム

Buoy Appearance

ブイの外観

ブイは通常、複数の水密区画で構成されている。外部からの衝撃で1つが損傷しても、残りのコンパートメントで十分な浮力を確保できる。.

 

ブイには一般に、ターンテーブル式とターレット式の2種類がある。.

Left side: Turret type; Right side: Turntable type

左側:ターレット式、右側:ターンテーブル式

ターンテーブルブイは、上部を自由に回転させることができ、FPSOを最小限のストレスの位置に置くことができる。上部コンパートメントはない。.

SBM

中距離弾道ミサイル

ブルーウォーター社が開発・設計したタレットブイは、タレットとデッキブイで構成される。ブイはタレットを中心に回転するため、正方形に作ることができる。.

Bluewater buoy-type single point mooring system

ブルーウォーター・ブイ式シングルポイント係留システム

一般的なブイ係留システムには、チェーンアシストブイ係留システム(CALM)とシングルレッグ係留システム(SALM)がある。チェーン・アシスト・ブイ係留システムは、シャトルタンカーやFSOで一般的に使用されており、タンカーの係留と荷役のための最も経済的で効率的な方法です。シングルレッグ係留システムはチェーンアシストブイ係留システムに似ているが、一般的にFPSOではなくシャトルタンカーやFSOで使用される。.

Single-anchor leg mooring system diagram

シングル・アンカー・レッグ係留システム図

ターレット式シングルポイント係留システム

 

タレット式シングルポイント係留システムは、CALMシステムから発展したものだが、FPSOはブイに比べて重量と浮力がはるかに大きいため、運動と応力分布の面で優れた性能を発揮する。現在、世界中で70%以上のFPSOがタレット式シングルポイント係留システムを使用しており、北海北部、ノルウェー海、メキシコ湾、南シナ海に分布している。タレット式シングルポイント係留システムは、係留、ガス、油圧、電気伝送を統合しているため、設計が複雑で、高い安定性が要求される。現在、タレット式システムは主に内部タレット係留システムと外部タレット係留システムの2種類に分けられる。.

 

内部タレット係留システム

 

内部タレット係留システムは、FPSOに最も広く使用されている係留システムであり、中深海域で一般的に使用されている。内部タレット係留システムは一般的に船首に設置され、その特徴として、タレットの直径を非常に大きく設計でき、機器やマニホールドのための十分なスペースを確保できること、内部タレットは船体に埋め込まれているため保護性能は高いが、その位置がFPSOの “風力ベーン効果 ”に影響することなどが挙げられる。”

Internal turret mooring system under construction

建設中の内部タレット係留システム

内部タレット係留システムには、パッシブ型とアクティブ型の2種類がある。.

 

パッシブ内部タレット係留システムとは、推進力のないFPSOを指し、タレットシステムによってFPSOはその中心を中心に360度回転することができる。現在、世界中のほとんどの内部ターレットはパッシブ・タイプである。.

Passive internal turret mooring systems

パッシブ内部タレット係留システム

アクティブな内部タレット係留システムは、通常、船体の船首3分の1に配置される。ミッドシップに近いため、係留力とライザーの疲労損傷を効果的に軽減できる。しかし、この係留方法は「風向計効果」が弱く、船首を調整するためにプロペラの補助が必要で、主に北海で使用されている。.

Active internal turret mooring systems

アクティブ内部タレット係留システム

アクティブ係留システムが船中部の近くにあるため、居住区を船首に配置することができ、人員集中エリアを石油・ガスパイプラインや燃焼ブームの風上に置くことができ、FPSOの安全性が大幅に向上する。.

 

しかし、FPSOは大型であるため、必要な補助動力は大きく、推進システムに求められる信頼性も高い。推進システムの故障リスクを設計段階で考慮しなければならない。.

SOFEC internal turret system components

SOFEC内部砲塔システム構成部品

砲塔の主な構成部品:

 

内部タレット係留システムは主に4つの部分から構成されている:

 

タレットとスリーブ:ベアリングで連結され、FPSOは自由に回転できる。.

Turret from various manufacturers

各メーカーのタレット

Turret construction

砲塔構造

bearing connecting the turret and the sleeve

The bearing connecting the turret and the sleeve

タレットとスリーブをつなぐベアリング

アンカーの配置:アンカーは実際の状況に応じて配置できる。.

Anchoring diagram

アンカーリング図

ターンテーブル:ターンテーブルはタレットの上部にある構造的なプラットフォームで、アンカーチェーンを張るためのウインチ、ライザーウインチ、電気制御設備など様々な機器を収容する。.

 

液体移送システム:液体移送システムは、タレット係留システム全体の中心である。海底パイプラインとライザーは、FPSOに原油を輸送するためにこれを使用する必要がある。潜水艇(STL)内部タレットは、円錐ブイを介して海底に係留される。設置の際には、船体に確保された円錐形のスペースに吊り上げ、油圧でロックする必要がある。.

Submerged internal turret

水中内部砲塔

Submerged Turret Production

サブマージド・タレット生産(STP)

外部タレット係留システム

 

外部タレット式シングルポイント係留システム(ETS)は、内部タレット式シングルポイント係留システムと同じ原理で作動するが、主な違いは、係留装置が船首の外側に設置されていることである。.

External turret mooring system

外部タレット係留システム

外部タレット係留システムは船体への必要な制約を減らし、ドックに設置することができるが、内部タレット係留システムは乾ドックに設置しなければならない。さらに、外部タレットに必要なライザーの数は、内部タレットよりも大幅に少ない。.

FPSO installation of external turret mooring system

外部タレット係留システムのFPSO設置

一般に、改造FPSOは外部タレット係留システムの使用に適している。.

 

タワー型シングルポイント係留システム

 

タワー型係留システムは、剛性の高いタワー構造によって海底に固定され、石油やその他の製品を積み下ろしする石油タンカーの恒久的なアンカーポイントとして機能する。その主な特徴は、タンカーが恒久的なフォーク型構造物または係留ケーブルを介してタワーに接続されること、複数のライザー・システムを設置できること、建設が簡単で費用効率が高いこと、などである。浅瀬から中深海での使用に適している。一般的なタワー型シングルポイント係留システムには、ヨークシステム、水中タワー係留システム、係留ケーブルシステムがある。.

 

ヨークシステム

 

ヨークシステムは、最も一般的なタワー係留システムである。.

Yoke System

ヨークシステム

サブマージド・タワー係留システムは、タワーが完全に海中に沈んでおり、波や潮の変化の影響を受けないことを除けば、従来のタワー係留タイプと似ている。.

 

ムアリングケーブル・タワー係留システムは、従来のタワー係留システムに似ているが、フォーク型構造の代わりにムアリングケーブルを使用することで、複雑さを軽減し、経済性を高めている。.