張力腿平臺(tái)海上安裝技術(shù)簡(jiǎn)述

王亮

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張力腿平臺(tái)海上安裝技術(shù)簡(jiǎn)述

王亮

（海洋石油工程股份有限公司安裝事業(yè)部，天津 300461）

在深水油氣田開(kāi)發(fā)中，浮式平臺(tái)的海上安裝作業(yè)是重要組成部分，直接關(guān)系到深水油氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的成本、工期甚至項(xiàng)目的成敗。張力腿平臺(tái)所具有的良好的經(jīng)濟(jì)、安全和動(dòng)力特性在深水油氣田開(kāi)發(fā)中均已得到了充分的發(fā)揮和證實(shí)，但相關(guān)安裝技術(shù)一直被少數(shù)國(guó)外公司壟斷。主要針對(duì)張力腿平臺(tái)的海上安裝工藝涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)闡述和探究。

張力腿平臺(tái)；海上安裝技術(shù)；海洋石油；安裝工藝

1 概述

目前我國(guó)海洋石油的開(kāi)采平臺(tái)多采用導(dǎo)管架式的固定平臺(tái)，此類平臺(tái)由于其技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)性高，因此應(yīng)用廣泛。但隨著我國(guó)海洋石油開(kāi)采走向藍(lán)水，南海油氣田的逐步開(kāi)發(fā)，導(dǎo)管架式固定平臺(tái)終將無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，急需一種新的平臺(tái)形式來(lái)滿足400 m以上水深的海底石油開(kāi)采需要，張力腿平臺(tái)由于其自身技術(shù)特點(diǎn)，剛好滿足這一水深的石油開(kāi)采需求。目前張力腿平臺(tái)在我國(guó)尚處于空白狀態(tài)，但其有著廣闊市場(chǎng)應(yīng)用前景，張力腿平臺(tái)的海上安裝技術(shù)一直被國(guó)外的Heerema、McDermott等少數(shù)公司所掌握并壟斷，本文主要論述張力腿平臺(tái)的海上安裝工藝。

張力腿平臺(tái)（簡(jiǎn)稱“TLP平臺(tái)”）是一種依靠垂直系泊的順應(yīng)式海上平臺(tái)，其主要的設(shè)計(jì)思想是通過(guò)該類平臺(tái)自身的特定結(jié)構(gòu)形式，使其產(chǎn)生的浮力遠(yuǎn)大于平臺(tái)的自身重力，產(chǎn)生的浮力除了抵消結(jié)構(gòu)自身的重力之外，剩余的浮力將與張力腿的預(yù)張力進(jìn)行平衡，以使整個(gè)平臺(tái)達(dá)到一個(gè)受力平衡的狀態(tài)。張力腿平臺(tái)同時(shí)具有順應(yīng)式平臺(tái)和剛性平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)，具體如下：①剩余浮力產(chǎn)生的預(yù)張力能夠使張力腿時(shí)刻保持受張拉繃緊的狀態(tài)，從而使張力腿平臺(tái)的橫搖、縱搖和垂蕩等外運(yùn)動(dòng)較小，近似于剛性；②張力腿平臺(tái)的船體部分所受波浪力的水平方向遠(yuǎn)大于垂向分離，因此在張力腿的柔性作用下能夠?qū)崿F(xiàn)平臺(tái)的縱蕩、橫蕩和首搖的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。綜上所述，張力腿平臺(tái)具有良好的運(yùn)動(dòng)性能，同時(shí)具有較高的安全性，是一種具有良好性能的深水海底石油開(kāi)采平臺(tái)形式。

2 張力腿平臺(tái)海上安裝流程

張力腿平臺(tái)通常會(huì)將平臺(tái)的主體，即船體部分和上部模塊部分分開(kāi)建造，然后在港池或外海對(duì)兩個(gè)部分進(jìn)行合體。按照以往的施工經(jīng)驗(yàn)，張力腿平臺(tái)的海上安裝過(guò)程通常分為四個(gè)步驟，即樁基安裝、張力腿安裝、平臺(tái)濕拖和平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)就位。

四個(gè)步驟的劃分依照工程合理性而來(lái)，每個(gè)步驟的施工工期均較短，以便能夠找到合適的施工天氣窗口，同時(shí)，每個(gè)安裝步驟均處于技術(shù)可控狀態(tài)，并且在兩個(gè)步驟間隔期間，已完成安裝的結(jié)構(gòu)均處于安全狀態(tài)，能夠不受臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的影響，在海上施工期間最大程度地縮短結(jié)構(gòu)物處于不穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間，以此降低海上安裝的整體作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

3 樁基安裝工藝

在張力腿平臺(tái)樁基安裝工作中，樁基的定位和垂直度控制是關(guān)鍵點(diǎn)。在樁基安裝之前，應(yīng)在張力腿海底基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)位置提前安裝海底聲線列陣系統(tǒng)作為樁基安裝的定位系統(tǒng)，聲線列陣由安置在框架內(nèi)的發(fā)射應(yīng)答機(jī)以及安置在海床表面的輔助發(fā)射應(yīng)答機(jī)組成，完成該聲線列陣定位系統(tǒng)的布置后還應(yīng)進(jìn)行校正。

樁基安裝應(yīng)按照如下步驟進(jìn)行：樁基翻轉(zhuǎn)→樁基起吊→樁基下放→樁基插樁→樁基打樁→安裝陽(yáng)極→安裝導(dǎo)向裝置。在樁基打入到設(shè)計(jì)入泥深度且在公差范圍內(nèi)后，應(yīng)在每根樁基的頂部安裝一個(gè)包含保護(hù)陽(yáng)級(jí)的過(guò)渡導(dǎo)向錐，用以輔助后續(xù)張力腿的連接作業(yè)，同時(shí)也能夠保護(hù)樁基不被腐蝕。

4 張力腿安裝工藝

張力腿的安裝主要包括以下3個(gè)步驟：①?gòu)埩ν仍谑┕がF(xiàn)場(chǎng)的預(yù)連接；②張力腿臨時(shí)浮筒的組裝；③張力腿的底部和樁基頂部（已預(yù)安裝）的連接。

張力腿的單根總長(zhǎng)度取決于作業(yè)水深，通常在幾百米至一千多米，因此不能夠整根運(yùn)輸，需要在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)安裝架進(jìn)行一段一段的連接。

在完成張力腿的預(yù)連接后，應(yīng)在每根張力腿的頂部安裝臨時(shí)浮筒，該浮筒的作用是在張力腿連接平臺(tái)船體前為張力腿提供向上的張力，避免張力腿屈曲變形。完成臨時(shí)浮筒安裝后，將下放張力腿，此時(shí)應(yīng)注意通過(guò)導(dǎo)向繩控制臨時(shí)浮筒處于設(shè)計(jì)的指定方向，然后降低張力腿，使臨時(shí)浮筒充水，待整根張力腿主體全部沒(méi)入水中后，使張力腿的所有通氣閥都處于關(guān)閉狀態(tài)，并對(duì)臨時(shí)浮筒進(jìn)行充氣作業(yè)。最后繼續(xù)下放張力腿，通過(guò)樁基上的導(dǎo)向錐使張力腿完全插入樁基之中。在完成上述步驟之后，通過(guò)ROV將張力腿和樁基進(jìn)行鎖死作業(yè)，使張力腿和樁基形成一個(gè)整體。

5 張力腿平臺(tái)的就位

張力腿平臺(tái)的安裝就位如圖1所示，具體包括以下關(guān)鍵步驟：①在輔助拖輪的協(xié)助下使平臺(tái)在安裝位置就位；②將張力腿平臺(tái)壓載至張力腿與船體的對(duì)接水位；③進(jìn)行張力腿與船體的連接工作；④將張力腿平臺(tái)排載至設(shè)計(jì)吃水；⑤拆除張力腿的臨時(shí)浮筒。

當(dāng)平臺(tái)抵達(dá)設(shè)計(jì)位置后，壓載平臺(tái)船體部分以便與張力腿連接，此時(shí)張力腿已經(jīng)進(jìn)入平臺(tái)連接結(jié)構(gòu)，平臺(tái)垂蕩仍然可以自由運(yùn)動(dòng)。當(dāng)開(kāi)始連接操作的時(shí)候，首先限制平臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)，平臺(tái)只可以向下運(yùn)動(dòng)，然后繼續(xù)壓載平臺(tái)，使平臺(tái)和張力腿鎖死形成整體，完全連接在一起運(yùn)動(dòng)，最后通過(guò)排載平臺(tái)使張力腿達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)張力，即可移除張力腿上的臨時(shí)浮筒，完成整個(gè)張力腿平臺(tái)的安裝就位工作。

圖1 張力腿平臺(tái)的安裝就位流程示意圖

6 總結(jié)

在深水油氣田開(kāi)發(fā)中，浮式平臺(tái)的海上安裝作業(yè)是重要組成部分。張力腿平臺(tái)所具有的良好的性能在深水油氣田開(kāi)發(fā)中均已得到了充分的發(fā)揮和證實(shí)，愿在我國(guó)海洋石油從業(yè)者的不斷努力下，這種具有新型技術(shù)的張力腿平臺(tái)能夠早日在中國(guó)南海得到運(yùn)用。

［1］王浩宇，黃山田，王火平，等.張力腿平臺(tái)海上安裝技術(shù)研究［J］.石油工程建設(shè)，2017（05）.

2095－6835（2019）02－0048－02

TE951

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.02.048

〔編輯：王霞〕