單點系泊系統(tǒng)中FPSO與SPM之間跨接軟管更換的工程實踐

崔礦慶 ， 楊家臣， 黃建蝦， 林　曉， 曲　杰

(1.中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司， 天津 300452； 2.中海石油(中國)有限公司天津分公司， 天津 300461)

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單點系泊系統(tǒng)中FPSO與SPM之間跨接軟管更換的工程實踐

崔礦慶1， 楊家臣2， 黃建蝦1， 林曉2， 曲杰1

(1.中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司， 天津 300452； 2.中海石油(中國)有限公司天津分公司， 天津 300461)

摘要：結(jié)合秦皇島32-6油田更換FPSO與SPM之間跨接軟管的實踐經(jīng)驗，分析了更換跨接軟管的3種方法：浮吊輔助法、駁船輔助法和絞車牽引法。并結(jié)合單點系泊系統(tǒng)的特點和各種方法的使用條件，最終選擇了絞車牽引法。在國內(nèi)此類工程案例較少，此次成功實施可為海上類似施工提供寶貴的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：FPSO； SPM； 跨接軟管； 單點系泊

0引言

秦皇島32-6油田位于渤海灣中北部，京唐港東南約20 km，距離塘沽130 km左右，平均水深約為20 m?！安澈Ｊ兰o”號FPSO(Floating Production Storage and Off-loading vessel)于2001年10月起服役于秦皇島32-6油田?！安澈Ｊ兰o”號FPSO是一艘16萬噸級的浮式生產(chǎn)儲油裝置，船體長287.4 m，寬51 m，儲油量15萬方，年處理能力400萬方，船體采用雙底雙殼，按25年連續(xù)生產(chǎn)要求進行設(shè)計，且能抵御渤海灣百年一遇的風(fēng)浪和50年一遇的海冰。

單點系泊系統(tǒng)(Single Point Mooring System，SPM)，基本上可分為懸鏈浮筒式系泊系統(tǒng)(CLAM)、單錨腿式系泊系統(tǒng)(SALM)、軟剛臂式系泊系統(tǒng)(SYS)、內(nèi)轉(zhuǎn)塔式系泊系統(tǒng)(IT)和外轉(zhuǎn)塔式系泊系統(tǒng)(ET)五大類。該文所涉及的單點系泊系統(tǒng)為塔架式軟鋼臂單點系泊系統(tǒng)有四個組成部分，即系泊塔架、旋轉(zhuǎn)接頭、系泊機構(gòu)和FPSO結(jié)構(gòu)，塔架式剛臂系泊裝置如圖1所示。

圖1　塔架式剛臂系泊裝置

單點系泊系統(tǒng)SPM的主要功能有：(1) 使FPSO在風(fēng)、浪、流環(huán)境載荷作用下，繞SPM作圓周運動；(2) 通過單點的轉(zhuǎn)接，使從井口平臺流經(jīng)海管的原油/井液經(jīng)過跨接軟管被輸送到FPSO處理外輸，而FPSO經(jīng)過處理的生產(chǎn)水再被返送回井口平臺注入地下。同時,FPSO的電源經(jīng)過單點的轉(zhuǎn)接，通過海底電纜傳輸?shù)骄谄脚_供生產(chǎn)和生活用，以及通過單點的光纖通訊滑環(huán)和海底光纜實現(xiàn)FPSO與井口平臺與陸地之間的信息傳輸。

1跨接軟管概況和施工環(huán)境

FPSO與單點之間有跨接軟管連接，用于接收油井中抽出的原油，或向油井中輸送注水。由于該跨接軟管從2001年開始投用，已經(jīng)使用了十年的時間，根據(jù)OCIMF規(guī)范和廠家(DUNLOP跨接軟管廠家)建議，需對軟管進行更換。

此次更換的跨接軟管是2根508 mm的油、水混輸軟管。每根跨接軟管共有4節(jié)組成，最大處直徑達777 mm，最小處直徑為613 mm。4節(jié)軟管組裝完成后的重量為9.75 t，長度為44.3 m，設(shè)計壓力1.9 MPa，最小彎曲半徑2 m。

FPSO與單點兩端固定跨接軟管之間的距離約30 m，最高點距離海平面約34 m，跨接軟管最低點距離海平面約20 m。軟管直徑大、安裝跨度大、施工風(fēng)險性大是此次施工的難點，且所有工作需在停產(chǎn)期間完成，因此，此項工作時間緊、任務(wù)重。

2跨接軟管更換方法研究

更換跨接軟管的方法需根據(jù)單點系泊的形式確定，通常有浮吊輔助法、駁船輔助法和絞車牽引法。浮吊輔助法拆除軟管時是將浮吊的兩個吊鉤分別吊起單點系泊端和FPSO端的軟管，利用浮吊的旋轉(zhuǎn)和變幅將軟管放到駁船上，安裝時利用浮吊的兩個吊鉤分別吊起軟管的兩端，分別送到單點系泊端和FPSO端[1]。此方法安全性高，對海況條件要求較小，并且對FPSO和單點系泊的結(jié)構(gòu)沒有要求，施工進度快，但是此種方法的成本較高。

駁船輔助法是指駁船?？吭趩吸c系泊和FPSO的中間[2]，在跨接軟管的垂直正下方，利用單點和FPSO上的絞車進行拆除和安裝。拆除軟管時先將專用牽引頭固定在軟管的兩端，分別將單點和FPSO端的絞車與牽引頭連接，利用2臺絞車同時釋放，將軟管放到?？吭趩吸c系泊和FPSO中間的駁船上。安裝時與拆除步驟相反，將新軟管事先擺放在駁船上，利用單點和FPSO端的絞車分別牽引軟管的兩端，將軟管牽引到位。使用此種方法的前提是單點系泊的軟鋼臂在水下的結(jié)構(gòu)形式。該方法比較經(jīng)濟，但對天氣和海況的要求較高，由于單點與FPSO之間的距離有限，駁船停在其中間風(fēng)險較大。

絞車牽引法是指完全利用單點和FPSO上的絞車牽引和釋放進行拆除和安裝。拆除軟管時，先將專用牽引頭固定在軟管的兩端，分別將單點和FPSO端的絞車與牽引頭連接，利用FPSO端的絞車牽引，單點端的絞車牽拉釋放，經(jīng)過FPSO側(cè)MSS上的斜板將軟管拖拉至FPSO的船艏位置，在牽引的過程中需借助船艏的絞纜機共同完成?？缃榆浌馨惭b時，需提前將新軟管擺放在船艏，利用單點端的絞車牽引軟管，F(xiàn)PSO側(cè)絞車做牽拉釋放。此種方法在水下和水上都可使用單點系泊的軟鋼臂。

在施工中需要根據(jù)現(xiàn)場單點系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、現(xiàn)場工況和實際費用成本，靈活制定更換方案。渤海世紀號采用的是軟鋼臂在水面上的系泊系統(tǒng)。在選擇方案時選取了對拆除和安裝使用不同的方式，拆除軟管借助駁船進行拆除，安裝時使用了絞車牽引法。

3跨接軟管更換過程

3.1前期準備工作

由于更換跨接軟管是在油田停產(chǎn)期間進行，時間相當(dāng)緊迫，耽誤一天就意味著少產(chǎn)5 000方的原油，前期的準備工作顯得尤為重要。為了確保施工順利安全進行需確保現(xiàn)場所使用的設(shè)備設(shè)施安全可靠，前期必須進行檢驗、檢修和準備充足的資源，包括對絞車做維修保養(yǎng)并進行試重試驗，對使用到的吊耳重新檢測。預(yù)先更換跨接軟管底座的螺栓、制作便攜式的小輪車，準備好將會用到的機具設(shè)備，包括：污油罐、隔膜泵、試壓泵、倒鏈、吊帶和各式扳手以及配合協(xié)助的駁船。

圖2　軟管牽引釋放方式

3.2軟管拆除過程

停產(chǎn)開始后由油田人員使用生產(chǎn)水對軟管進行導(dǎo)流程清洗，然后分別拆除單點側(cè)和FPSO側(cè)軟管兩端的彎頭，將事先準備好的隔膜泵入口管線插入軟管內(nèi)部，啟動隔膜泵對軟管進行抽水。待污油水抽凈，將專用牽引頭固定在軟管的兩端，并將單點側(cè)和FPSO側(cè)的絞車連在兩端的牽引頭上，同時配合作業(yè)駁船上的絞車纜繩栓，接在FPSO側(cè)的牽引頭上。釋放FPSO側(cè)的絞車鋼絲繩，將FPSO側(cè)的軟管緩慢放到海面上，啟動駁船上的絞車將FPSO側(cè)的軟管牽引頭牽拉到駁船上，同時釋放單點側(cè)的絞車，如圖2所示，在3臺絞車的拖拉和釋放配合下，將軟管拖拉到駁船上，最后拆除絞車鋼絲繩與牽引頭的連接，拆除牽引頭，加裝盲板，至此軟管拆除完成。

3.3軟管安裝過程

利用生活樓左側(cè)和船艏左側(cè)位置組裝4節(jié)軟管，軟管下方均勻的擺放小輪車，便于運輸方便，連接完成后對軟管進行水壓和氣密試驗，待試驗完成后，將兩個牽引頭分別裝在軟管的兩端。單點側(cè)絞車的鋼絲繩需提前拉到船艏一側(cè)，越過軟管擺放甲板(MSS)后，將鋼絲繩頭栓接在靠前端的軟管牽引頭上，啟動單點側(cè)絞車進行牽拉軟管，同時使用多個倒鏈和船艏絞纜機配合牽拉。待第一節(jié)軟管上到MSS頂部后，將船艏絞纜機的纜繩栓接在軟管另一端的牽引頭上，牽拉的過程帶勁跟放。待最后一節(jié)軟管上到MSS后，將FPSO側(cè)的絞車栓接在后面的牽引頭上，拆除絞纜機的纜繩，利用FPSO絞車帶勁跟放。軟管牽拉到位后，安裝底座、拆除牽引頭、安裝彎頭，對軟管進行流程試壓，至此安裝軟管作業(yè)結(jié)束，軟管安裝過程如圖3所示。

圖3　軟管安裝過程示意圖

3.4經(jīng)驗總結(jié)

(1) 需確定絞車的牽引力能否達到牽引軟管時力的要求，包括軟管重力，軟管與甲板的摩擦力等。

(2) 此項工程涉及工作點多，且需各點配合默契，需設(shè)置施工總指揮和各作業(yè)點的現(xiàn)場指揮。

(3) 為了減小軟管與甲板的摩擦力，可以制作固定式和移動式的滾輪，將軟管放在滾輪上傳送。

(4) 對于每項施工步驟進行風(fēng)險分析，并采取預(yù)防措施，保證將安全風(fēng)險控制在最小值。

(5) 建立順暢的溝通機制和有效的組織機構(gòu)，組建由作業(yè)公司、油田方和施工方聯(lián)合項目組進行統(tǒng)一管理，是施工順利進行的保證。

(6) 對施工方案進行多次、多方聯(lián)合審查，切實做好出海前安全交底會、海上安全風(fēng)險分析會、作業(yè)前班前交底會是施工安全進行的保障。

4結(jié)語

在QHD32-6作業(yè)公司強有力的領(lǐng)導(dǎo)和FPSO海上人員的大力配合下，此次在秦皇島32-6油田更換2根直徑為777 mm的跨接軟管的尺寸和重量創(chuàng)造了渤海更換跨接軟管之最。所采用的絞車牽引法是一次大膽的嘗試，此種方法最大的優(yōu)點是節(jié)約成本，在計劃停產(chǎn)的5天時間內(nèi)只用了4天時間便完成了2根軟管的拆除、組裝、試壓和安裝作業(yè)，保證了油田順利復(fù)產(chǎn)?？蔀楹Ｉ项愃剖┕ぬ峁氋F的經(jīng)驗。

參考文獻

[1]晏萊,閆斌,孫丕松,等. 浮式單點系泊系統(tǒng)中大跨度高空跨接軟管安裝方法的研究與施工[J].石油工程建設(shè), 2011,37(4):20-23.

[2]趙軍凱,王云慶,章曉冬,等.水下軟鋼臂系泊FPSO-SPM注水跨接軟管更換實踐[J]. 中國海洋平臺, 2008,23(6): 50-53.

收稿日期：2015-07-02

作者簡介：崔礦慶(1981-)，男，工程師。

文章編號：1001-4500(2016)03-0024-04

中圖分類號:P75

文獻標識碼：A

Engineering Practice of the Replacement of the Jumper Hose between FPSO and SPM in Single Point Mooring System

CUI Kuang-qing1, YANG Jia-chen2, HUANG Jian-xia1, LIN Xiao2, QU Jie1

(1.Equipment and Technical Limited Company, Energy Technical CNOOC, Tianjin 300452, China;2. CNOOC Tianjin Branch, Tianjin 300461, China)

Abstract：Based on experiences of replacing the jumper hose between FPSO and SPM in QHD 32-6 oilfield, the floating crane aided method, the barge aided method and the winch hauling method are analyzed and the winch hauling method was chosen in this project according to the characteristics of single point mooring system and the service condition of each method. This success project can provide valuable experience for similar offshore construction in view of the rare experience of such cases in our country.

Keywords：FPSO； SPM； jumper hose； single point mooring system