Cấu trúc nền tảng nổi

Cấu trúc nền tảng nổi (Floating production storage and offloading - FPSO) là một loại siêu tàu nổi được ngành công nghiệp dầu khí ngoài khơi sử dụng để sản xuất và xử lý các hợp chất hydrocarbon, cũng như để lưu trữ dầu thô với trữ lượng rất lớn. Một tàu FPSO được thiết kế quy mô để tiếp nhận nguyên liệu hydrocarbon được sản xuất bởi chính nó hoặc từ các giàn khoan hoặc cấu trúc đế móng dưới đáy biển lân cận, tiến hành xử lý chúng và lưu trữ dầu cho đến khi có thể chuyển sang một con tàu chở dầu khác, hoặc trong một số trường hợp ít phổ biến hơn, dầu được vận chuyển thông qua một đường ống dẫn. FPSO được ưu tiên sử dụng tại các khu vực khai thác ngoài khơi xa xôi hoặc mới khai phá vì chúng dễ dàng lắp đặt và không yêu cầu cơ sở hạ tầng đường ống tại chỗ để xuất dầu. Các cấu trúc FPSO có thể là kết quả của việc hoán cải từ một tàu chở dầu có sẵn (như tàu Seawise Giant) hoặc có thể là một con tàu được đóng mới đặc biệt cho mục đích ứng dụng này. Một con tàu chỉ được sử dụng để lưu trữ dầu mà không có khả năng xử lý được gọi là tàu chứa và xuất hàng nổi (FSO). Loại tàu có liên quan đầu tiên, tàu Khí tự nhiên hóa lỏng nổi (FLNG), đã bắt đầu đi vào hoạt động từ năm 2016. Dầu được sản xuất từ các giàn sản xuất ngoài khơi có thể được vận chuyển vào đất liền bằng đường ống dẫn hoặc bằng tàu chở dầu. Khi một tàu chở dầu được chọn để vận chuyển dầu, việc tích tụ dầu trong một loại bồn chứa là cần thiết, để tàu chở dầu không phải túc trực liên tục trong quá trình sản xuất dầu, và chỉ cần có mặt sau khi đã sản xuất đủ lượng dầu để lấp đầy tàu.

Phân loại 
FPSO được phân loại thành các loại hình chính sau đây:
 Kho chứa và xuất hàng nổi (FSO)
 Kho nổi sản xuất, chứa và xuất dầu (FPSO)
 Kho nổi khoan, sản xuất, chứa và xuất dầu (FDPSO)
 Đơn vị tái hóa khí và chứa nổi (FSRU)
Một đơn vị chứa và xuất hàng nổi (FSO) về cơ bản là một FPSO nhưng không có khả năng xử lý dầu hoặc khí. Hầu hết các tàu FSO là những tàu siêu tàu chở dầu vỏ đơn được hoán cải. Một ví dụ điển hình là tàu Knock Nevis (trước đây là Seawise Giant), con tàu lớn nhất thế giới trong nhiều năm. Nó đã được hoán cải thành một FSO để sử dụng ngoài khơi trước khi bị tháo dỡ. Ở đầu kia của chuỗi cung ứng khí tự nhiên hóa lỏng (LNG), nơi khí tự nhiên được đưa trở lại nhiệt độ và áp suất môi trường, một con tàu được sửa đổi đặc biệt cũng có thể được sử dụng làm đơn vị tái hóa khí và chứa nổi (FSRU). Một đơn vị FSRU tiếp nhận khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) từ các tàu chở LNG xuất hàng, và hệ thống tái hóa khí trên tàu sẽ cung cấp khí tự nhiên để xuất vào bờ thông qua các ống đứng và đường ống dẫn. Tính đến năm 2022, có 33 tàu FSRU trên thế giới, trong đó một số tàu đã được di dời đến các khu vực có giá khí đốt cao hơn.

Lịch sử 

Dầu thô đã được sản xuất từ các vị trí ngoài khơi kể từ cuối những năm 1940. Ban đầu, tất cả các giàn khoan dầu đều được đặt cố định trên đáy biển. Vào những năm 1970, khi hoạt động thăm dò chuyển sang các vùng nước sâu hơn và các địa điểm xa xôi hơn, các hệ thống sản xuất nổi bắt đầu được đưa vào sử dụng. Cấu trúc FPSO dầu thô đầu tiên thuộc sở hữu của tập đoàn Shell và được đóng với sự hỗ trợ của SBM Offshore và Gusto vào năm 1977 tại mỏ Castellon của Shell, nằm trong vùng Địa Trung Hải thuộc Tây Ban Nha. Ngày nay, hơn 270 tàu đang được triển khai trên toàn thế giới dưới dạng các FPSO dầu thô. Vào tháng 7 năm 2009, Shell và Samsung đã công bố một thỏa thuận đóng tới 10 tàu FPSO LNG, tại chính xưởng Samsung Yard. Hãng Flex LNG cũng đã xuất hiện để đóng các đơn vị có quy mô nhỏ hơn. Vào tháng 5 năm 2011, Royal Dutch Shell đã công bố kế hoạch cho một cơ sở khí tự nhiên hóa lỏng nổi dài 488 m, mang tên Prelude, được đặt tại vị trí cách bờ biển Tây Úc khoảng 200 km. Phần thân tàu được hạ thủy vào tháng 12 năm 2013. Khi hoàn thiện kích thước đầy đủ, Prelude FLNG đã trở thành một trong những cấu trúc sản xuất nổi lớn nhất từng được chế tạo và có lượng giãn nước khoảng 600.000 tấn, vượt xa đáng kể các kỷ lục trước đó. Vào tháng 6 năm 2012, tập đoàn Petronas đã ký hợp đồng thiết kế mua sắm, đóng mới, lắp đặt và chạy thử với liên danh Technip và DSME, cho đơn vị hóa lỏng nổi đầu tiên trên thế giới được dự kiến hoàn thành vào năm 2015. Đơn vị này được dành cho mỏ khí Kanowit ngoài khơi Sarawak, Malaysia. Ở phía đối diện (xả hàng và tái hóa khí) của chuỗi cung ứng LNG, việc hoán cải đầu tiên từ một tàu chở LNG, cụ thể là một tàu chở LNG loại Moss thuộc sở hữu của Golar LNG, thành một đơn vị tái hóa khí và chứa LNG nổi đã được thực hiện vào năm 2007 bởi xưởng đóng tàu Keppel tại Singapore.

Ưu điểm 

Các tàu sản xuất, chứa và xuất hàng nổi đặc biệt hiệu quả tại những vị trí xa xôi hoặc vùng nước sâu, nơi các đường ống dẫn dưới đáy biển không mang lại hiệu quả về chi phí. FPSO loại bỏ nhu cầu lắp đặt các đường ống dẫn đường dài đắt tiền từ cơ sở xử lý đến trạm tiếp nhận trên bờ. Điều này có thể cung cấp một giải pháp hấp dẫn về mặt kinh tế cho các mỏ dầu nhỏ hơn, vốn có thể bị cạn kiệt trong vài năm và không đủ để bù đắp cho chi phí lắp đặt đường ống dẫn. Khi mỏ dầu đã cạn kiệt, FPSO có thể được di chuyển đến một vị trí mới. Các FPSO đóng mới có chi phí ban đầu cao (lên tới 1 tỷ USD), nhưng yêu cầu bảo trì hạn chế. Thêm vào đó, khả năng tái định vị hoặc thay đổi mục đích sử dụng có nghĩa là chúng có thể tồn tại lâu hơn tuổi thọ của cơ sở sản xuất tới hàng thập kỷ. Một giải pháp thay thế rẻ hơn cho các giàn khoan nhỏ hơn là hoán cải một tàu chở dầu hoặc tàu tương tự với chi phí dưới 100 triệu USD.

Tàu FPSO hoạt động ở vùng nước sâu nhất là FPSO BW Pioneer, được đóng và vận hành bởi BW Offshore thay mặt cho Petrobras Americas INC. Cấu trúc FPSO này được neo đậu ở độ sâu 2.600 m tại Lô 249 Walker Ridge thuộc Vịnh Mexico của Hoa Kỳ và có công suất định mức là 80000 đơn vị thùng dầu. Hợp đồng EPCI được trao vào tháng 10 năm 2007 và quá trình sản xuất bắt đầu vào đầu năm 2012. Việc hoán cải FPSO được thực hiện tại xưởng đóng tàu MMHE Shipyard Pasir Gudang ở Malaysia, trong khi các cấu trúc thượng tầng (topsides) được chế tạo theo mô-đun tại nhiều địa điểm cung cấp quốc tế khác nhau. FPSO này có một tháp neo có thể tháo rời (APL). Con tàu có thể ngắt kết nối trước khi bão đến và kết nối lại với thời gian ngừng hoạt động tối thiểu.  Một hợp đồng cho một FPSO hoạt động ở vùng nước thậm chí còn sâu hơn (2.900 m) cho mỏ Stones field của Shell tại Vịnh Mexico của Hoa Kỳ đã được trao cho SBM Offshore vào tháng 7 năm 2013.

Một trong những FPSO lớn nhất thế giới là tàu Kizomba A, với sức chứa lên tới 2.2 Moilbbl/m3. Được đóng với chi phí hơn 800 triệu USD bởi Hyundai Heavy Industries tại Ulsan, Hàn Quốc, nó được vận hành bởi Esso Exploration Angola (ExxonMobil). Nằm ở độ sâu 1.200 mét nước tại lô nước sâu cách bờ biển Angola, Trung Phi trên Đại Tây Dương 200 dặm (320 km), nó nặng 81.000 tấn và dài 285 mét, rộng 63 mét và cao 32 mét. Tàu FSO đầu tiên tại Vịnh Mexico, FSO Ta'Kuntah, đã đi vào hoạt động từ tháng 8 năm 1998. FSO này, thuộc sở hữu và vận hành bởi MODEC, nằm trong thỏa thuận dịch vụ với PEMEX Exploration and Production. Con tàu được lắp đặt như một phần của quá trình Phát triển Mỏ Cantarell. Mỏ này nằm ở Vịnh Campeche, ngoài khơi bán đảo Yucatán của Mexico. Đây là một tàu chở dầu ULCC được hoán cải với hệ thống neo tháp ngoại vi SOFEC, hai ống đứng linh hoạt được kết nối theo cấu hình chữ S-lười (lazy-S) giữa tháp neo và cụm van đầu cuối đường ống (PLEM) trên đáy biển, và một hệ thống xuất hàng cho phép tối đa hai tàu chở dầu cùng lúc neo đậu và nhận hàng, theo kiểu nối đuôi hoặc song song. FSO được thiết kế để xử lý  mà không tính đến thời gian ngừng hoạt động.

Tàu Skarv FPSO, được phát triển và thiết kế bởi Aker Solutions cho BP Norge, là một trong những FPSO tiên tiến và lớn nhất được triển khai ở biển Na Uy, ngoài khơi miền Trung Na Uy. Skarv là một dự án phát triển mỏ dầu và khí ngưng tụ. Dự án này kết nối năm cấu trúc đế móng dưới đáy biển, và FPSO có công suất để bao hàm thêm một vài giếng nhỏ hơn lân cận trong tương lai. Nhà máy xử lý trên tàu có thể xử lý khoảng  khí và  dầu thô. Một đường ống xuất khí dài 80 km kết nối vào hệ thống vận chuyển Åsgard. Aker Solutions (trước đây là Aker Kvaerner) đã phát triển thiết kế cơ sở cho cơ sở sản xuất nổi cũng như thiết kế hệ thống tổng thể cho mỏ và chuẩn bị cho việc mua sắm cũng như quản lý dự án cho toàn bộ quá trình phát triển mỏ. Thân tàu là thiết kế độc quyền "Tentech975" của Aker Solutions. BP cũng đã chọn Aker Solutions để thực hiện thiết kế chi tiết, mua sắm và hỗ trợ quản lý xây dựng (EPcma) cho việc phát triển mỏ Skarv. Hợp đồng EPcma bao gồm công tác thiết kế chi tiết và mua sắm cho các cấu trúc thượng tầng của FPSO cũng như hỗ trợ quản lý xây dựng cho BP bao gồm phần thân tàu và các cơ sở thượng tầng. Việc sản xuất đã bắt đầu tại mỏ vào tháng 8 năm 2011. BP đã trao hợp đồng chế tạo thân tàu Skarv FPSO cho hãng Samsung Heavy Industries tại Hàn Quốc và hợp đồng Tháp neo cho SBM. Tàu FPSO có chiều dài 292m, chiều rộng 50,6m và sâu 29m, đồng thời có sức chứa khoảng 100 người trong các cabin đơn. Thân tàu đã được bàn giao vào tháng 1 năm 2010. Cơ sở khí tự nhiên hóa lỏng nổi Prelude FLNG giữ kỷ lục về kích thước trong số các tàu nổi không tự hành. Với chiều dài 488 m cùng lượng giãn nước khi đầy tải xấp xỉ 600.000 tấn, đây là cơ sở FLNG dài nhất và lớn nhất từng được xây dựng.

Chú thích

Liên kết ngoài
 VIDEO: Maersk Oil Gryphon FPSO – The Recovery Story 
FPSO Seillean  FPSO Seillean - the World's first DP production vessel - BP SWOPS
Auld Alliance Trading FPSO Services FPSO Services - Auld Alliance FPSO production services

Floating Production, Storage and Offloading (FPSO) Installations at the United Kingdom Offshore Operators Association
FPSO's FAQ's at the United Kingdom Offshore Operators Association
FPSOs at the U.S. Department of the Interior's Minerals Management Service - Gulf of Mexico OCS Region
FPSO pages at Offshore-Technology
"Skarv FPSO
Kizomba
Petrojarl 1
Terra Nova
White Rose
FPSO pages at Ship-Technology
Anasuria
Bonga
Ramform Banff
Searose
2010 Worldwide Survey of FPSO Vessels by Mustang Engineering for Offshore Magazine
Cơ sở hạ tầng