淺水海域石油鉆修機(jī)模塊安裝技術(shù)分析

黃海濱，宋曉麗(海洋石油工程股份有限公司安裝事業(yè)部，天津 300461)

0 引言

海洋石油開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要對(duì)鉆修機(jī)進(jìn)行合理的海上安裝，其為后續(xù)的石油開(kāi)采和生存提供了堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)。淺水區(qū)域的海上鉆修機(jī)模塊根據(jù)基本設(shè)計(jì)要求從老平臺(tái)上面進(jìn)行拆除并運(yùn)回到陸地繼續(xù)優(yōu)化升級(jí)。鉆修機(jī)模塊從平臺(tái)拆除吊至駁船固定，運(yùn)輸回碼頭需要提前進(jìn)行合理科學(xué)的技術(shù)方案編制。鉆修機(jī)模塊安裝環(huán)境條件限制非常嚴(yán)格，海上施工期間作業(yè)環(huán)境要滿足相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，其中：有義波高(HS)：≤1.5 m；風(fēng)速：≤10 m/s；流速：≤1.5 節(jié)。在結(jié)構(gòu)物起吊前，應(yīng)得到業(yè)主及第三方的批準(zhǔn)。如果環(huán)境條件不滿足上述要求，則不具備海上施工的技術(shù)條件，則需要等到合適的時(shí)間窗口再進(jìn)行海上吊裝[1]。

1 淺水海域石油鉆修機(jī)模塊施工所需裝備資源

鉆修機(jī)模塊安裝計(jì)算分析：在編制方案之前需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次詳細(xì)的檢測(cè)，以便為方案編制提供詳實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)最新檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算分析，包括吊裝分析、裝船固定分析、穩(wěn)性分析、運(yùn)輸分析；施工資源鎖定：包括船舶資源、索具、墊墩(滑道)等；海上施工：主要包括拆除鉆機(jī)模塊DSM(重約1 300 t)、DES(重約700 t)、灰罐及配套井架等相關(guān)結(jié)構(gòu)，以及上述結(jié)構(gòu)物的吊裝裝船、裝船固定和海上運(yùn)輸工作等；碼頭卸船：上述結(jié)構(gòu)物回拖或吊裝至建造場(chǎng)地(根據(jù)業(yè)主界面需要而定)[2]。本文選取的研究模型是淺水區(qū)域鉆修機(jī)模塊安裝，其工作范圍主要包括項(xiàng)目管理、拆除設(shè)計(jì)、裝船固定、海上運(yùn)輸、卸船(如需要)、定位服務(wù)、完工文件編制、海上應(yīng)急準(zhǔn)備工作、船舶進(jìn)出港的相關(guān)證件辦理及港雜等、水上水下施工作業(yè)許可證辦理等，出港的航道申請(qǐng)及泊位需要業(yè)主及其建造方配合，水上水下作業(yè)許可證的辦理前提是需要業(yè)主及時(shí)提供支持文件。具體界面以雙方合同協(xié)商界面及后續(xù)施工補(bǔ)充界面為準(zhǔn)。甲方需要正式提供需要的所有安裝設(shè)計(jì)資料。海上安裝施工需要完成其上部鉆機(jī)模塊的拆除工作，考慮結(jié)構(gòu)物重量、吊高、海況等因素，3 800 t 以上大型浮吊船均滿足本項(xiàng)目使用。由于受到市場(chǎng)整體船舶計(jì)劃安排及船舶性能的影響，考慮使用市場(chǎng)上的大型3 800 t 以上的資源，資源如表1 所示。表2 為鉆機(jī)模塊拆除主要施工機(jī)具。

表1 鉆機(jī)模塊拆除主要船舶資源

設(shè)計(jì)基礎(chǔ)為因業(yè)主方尚未提供鉆機(jī)模塊詳細(xì)的結(jié)構(gòu)圖紙，結(jié)構(gòu)物重心不確定，方案中借鑒前期鉆機(jī)模塊安裝重心進(jìn)行核算，最終將會(huì)根據(jù)結(jié)構(gòu)物實(shí)際的重心進(jìn)行調(diào)整；業(yè)主尚未提供鉆機(jī)模塊卸船地點(diǎn)、卸船方式(拖拉、小車(chē)等)以及卸船的負(fù)責(zé)方，方案假定由我方負(fù)責(zé)模塊的卸船工作，且采用拖拉滑移方式進(jìn)行模塊的卸船；假設(shè)鉆井機(jī)拆除無(wú)干涉，拆除過(guò)程連續(xù)無(wú)間隔。若出現(xiàn)設(shè)備無(wú)法拆除的現(xiàn)象，將采取破壞性拆除，避免因單件設(shè)備無(wú)法正常拆除造成船舶待機(jī)；尚未提供施工現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)路由圖，本研究模型基于平臺(tái)區(qū)域海底比較平坦、無(wú)障礙物，最終需要根據(jù)最新的路由圖進(jìn)行錨位的設(shè)計(jì)。

表2 鉆機(jī)模塊拆除主要施工機(jī)具

2 淺水海域石油鉆修機(jī)模塊施工工序

本次采用的運(yùn)輸駁船為海洋石油225/226，在出海施工前需要根據(jù)DES、DSM 的軸間距以及裝船固定計(jì)算分析結(jié)果在駁船設(shè)計(jì)位置進(jìn)行滑道的布置以及固定；將8 個(gè)滑靴分別布置在指定位置的滑道上；將滑道與滑靴進(jìn)行固定；將拆除的鉆機(jī)模塊在駁船上的固定材料(固定筋板、斜支撐等)預(yù)布置指定位置并進(jìn)行適當(dāng)固定，避免運(yùn)輸過(guò)程中駁船晃動(dòng)引起物料隨意移動(dòng)；將本次施工所需物料一并裝至駁船運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)(如吊裝索具、卡環(huán)、切割設(shè)備、焊接設(shè)備等)，如圖1 所示[3]。

圖1 滑道布置圖

本項(xiàng)目需要進(jìn)行鉆機(jī)模塊的拆除，其中最重模塊重量重約1 350 t，自有船舶中3 800 t 以上級(jí)別及以上浮吊船均滿足本項(xiàng)目使用。為了使本方案適用于3 800 t 以上級(jí)別及以上浮吊通用，本投標(biāo)方案中以藍(lán)鯨船為例闡述鉆機(jī)模塊海上拆除。業(yè)主需提供詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)路由圖以及錨點(diǎn)位置的海床情況報(bào)告，在此基礎(chǔ)上完成浮點(diǎn)船的錨位設(shè)計(jì)，否則需要在施工前進(jìn)行海底預(yù)調(diào)查予以確定；對(duì)需要進(jìn)行拆除的結(jié)構(gòu)物進(jìn)行檢查，對(duì)需要加強(qiáng)部位、保護(hù)部位、干涉部位等提前進(jìn)行識(shí)別和處理，確保海上拆除工作的順利實(shí)施；對(duì)需要進(jìn)行拆除的結(jié)構(gòu)物(DESDSM灰罐等)焊接吊裝吊點(diǎn)；對(duì)需要拆除的結(jié)構(gòu)物提前預(yù)裝吊裝索具(包括索具、卡環(huán)、吊裝框架/撐桿/臨時(shí)索具平臺(tái)等(如需要))。如果條件允許，上述工作在浮吊船到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)前完成，以便浮吊到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)即可開(kāi)展模塊的拆除工作，節(jié)省船天，提高施工效率；否則，待浮吊到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后配合完成相關(guān)工作。浮吊到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，按照錨位設(shè)計(jì)圖紙，如圖2 所示，在拖輪的配合下，完成8 根錨纜的布置；拋錨完畢后需要收緊錨纜，做錨纜拉力試驗(yàn)，確保每根錨纜保持良好的狀態(tài)。如果出現(xiàn)溜錨現(xiàn)象，需要重新拋錨；浮吊船拋錨完畢后，運(yùn)輸駁船在拖輪協(xié)助下傍靠浮吊左舷；準(zhǔn)備施工機(jī)具、物料；檢查設(shè)計(jì)文件是否齊全，確認(rèn)均已得到業(yè)主批準(zhǔn)；施工前召集施工各相關(guān)方(工程項(xiàng)目組、業(yè)主方、第三方、平臺(tái)作業(yè)方、駁船方、建造施工方等相關(guān)人員)參加鉆機(jī)模塊拆除方案交底會(huì)，介紹模塊拆除的施工流程、注意事項(xiàng)、風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)急措施，因涉及施工方和人員較多，要確保施工各相關(guān)方的流暢溝通與協(xié)調(diào)，做好天氣預(yù)報(bào)接收工作，等待良好的天氣窗口[4]。

圖2 海上錨位圖

鉆機(jī)模塊拆除主要包括DES、DSM、灰罐、井架及其他相關(guān)散件等，由于業(yè)主方提供的資料有限，此方案僅介紹DES 和DSM 的拆除方案。假定在進(jìn)行海上拆除前，吊點(diǎn)已焊接完畢，吊裝索具已完成安裝，保護(hù)裝置已安裝完畢，干涉結(jié)構(gòu)已拆除；拆最上方的井架結(jié)構(gòu)；將DSM 的吊裝索具掛與浮吊鉤尺上，同時(shí)進(jìn)行DSM 與組塊頂部甲板間的固定；在浮吊和DSM 間連接兩根交叉纜，用于控制模塊在起吊過(guò)程中的晃動(dòng)，同時(shí)也用于調(diào)整模塊在運(yùn)輸駁船上的精就位；駁船預(yù)調(diào)載，防止模塊就位時(shí)駁船傾斜過(guò)大；檢查SM 固定切割完畢后，浮吊鉤頭緩慢加力至DSM 模塊與組塊頂部甲板脫離，然后在控制纜的協(xié)助下慢慢提升結(jié)構(gòu)物至安全高度；浮吊把桿向右旋轉(zhuǎn)至駁船滑靴上方，然后緩慢降低模塊的高度，使其距離滑靴頂部約3 m；模塊高度需要更緩慢的降低，同時(shí)需要專(zhuān)人在4 個(gè)滑靴位置進(jìn)行觀測(cè)，直至DSM4 個(gè)腿完全進(jìn)入到指定的滑靴中；拆除DSM 吊裝索具并對(duì)DSM 焊接固定；按照上述同樣步驟完成DES 的拆除、吊裝和固定工作；完成灰罐等其他散件的拆除、吊裝和固定工作；運(yùn)輸駁船駛離浮吊，運(yùn)輸鉆機(jī)模塊至業(yè)主指定碼頭；浮吊船起錨復(fù)原。關(guān)于鉆機(jī)模塊碼頭卸船的地點(diǎn)、方式以及負(fù)責(zé)方業(yè)主尚未提供，本方案基于采用拖拉滑移的方式將模塊回拖至碼頭。采用拖拉滑移的回拖方式即常規(guī)的結(jié)構(gòu)物從碼頭拖拉滑移至運(yùn)輸駁船的反向操作，本方案中以結(jié)構(gòu)物從碼頭拖拉滑移至駁船為例進(jìn)行闡述。裝船布置形式和拖拉如圖3 和圖4 所示。

圖3 拖拉系統(tǒng)示意圖

圖4 裝船布置圖

3 淺水海域石油鉆修機(jī)模塊拖拉裝船工作

根據(jù)設(shè)計(jì)要求擺放陸地和船上滑道，并做焊接固定；系泊系統(tǒng)的布置；駁船水平測(cè)量系統(tǒng)的布置；拖拉前應(yīng)具備以下條件：碼頭方面需要牽引設(shè)備準(zhǔn)備完畢、調(diào)試完畢，施工人員到位。陸地和船上的滑道要涂抹黃油以保證充分的潤(rùn)滑。系泊系統(tǒng)檢查無(wú)誤。保證拖拉路線無(wú)障礙物阻礙。液壓千斤頂做好啟動(dòng)助推的準(zhǔn)備。駁船方面確保駁船調(diào)載系統(tǒng)滿足作業(yè)條件。保證拖拉系統(tǒng)工作正常。滑道涂抹黃油保證其潤(rùn)滑。準(zhǔn)備好應(yīng)急的調(diào)載泵、發(fā)電機(jī)、絞車(chē)等，用于突發(fā)事件。對(duì)所有施工單位發(fā)出作業(yè)通知。環(huán)境條件為了安全起見(jiàn)，應(yīng)時(shí)刻通過(guò)天氣預(yù)報(bào)觀察天氣的變化，液壓鉆機(jī)拖拉裝船的環(huán)境條件如下：風(fēng)速：≤10.0 m/s；波高：≤0.5 m；若環(huán)境條件超出上述范圍，應(yīng)推遲作業(yè)時(shí)間。結(jié)構(gòu)物拖拉至碼頭前沿工作需要結(jié)構(gòu)物第一組滑靴拖拉至碼頭前沿，駁船排載使船上滑道與碼頭滑道水平；繼續(xù)拖拉結(jié)構(gòu)物，當(dāng)?shù)谝唤M滑靴重心上船后暫停拖拉，駁船排載，直至駁船完全承擔(dān)第一組滑靴的壓力為止；繼續(xù)拖拉結(jié)構(gòu)物，配合著駁船的調(diào)載，使第一組滑靴上船時(shí)，駁船也恰好調(diào)載到設(shè)計(jì)值，第一組滑靴上船完成；循環(huán)執(zhí)行上述兩個(gè)步驟，使第二組滑靴順利上船直至結(jié)構(gòu)物拖拉至設(shè)計(jì)位置；結(jié)構(gòu)物在駁船上焊接固定；檢驗(yàn)合格后離港。在鉆機(jī)模塊拆除工程完工后，相關(guān)的施工文件將會(huì)保留并匯集形成完工報(bào)告，后按照合同中業(yè)主的要求提交給業(yè)主[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

海洋石油鉆修機(jī)的安裝技術(shù)工序?qū)Ｉ蟻?lái)說(shuō)是極為重要的一個(gè)工作環(huán)節(jié)，直接影響到后續(xù)石油開(kāi)發(fā)工作的進(jìn)度和成本周期。合理的進(jìn)行鉆修機(jī)海上安裝工作工序安排可以提升整體項(xiàng)目運(yùn)行效率。