內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)解脫施工方案研究

王明龍 林華春

中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司 廣東 湛江 524057

隨著海上油氣勘探與生產(chǎn)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的浮式生產(chǎn)儲(chǔ)存卸油船舶6FPSO被部署在海上進(jìn)行石油生產(chǎn)。然而，這些FPSO在運(yùn)營(yíng)期間可能需要進(jìn)行維修、保養(yǎng)、檢查或重新部署等作業(yè)，這就需要對(duì)其進(jìn)行單點(diǎn)解脫作業(yè)。單點(diǎn)解脫作業(yè)是在確保安全的前提下對(duì)FPSO進(jìn)行必要維護(hù)和操作的重要步驟。它要求合適的設(shè)備、專業(yè)知識(shí)和詳細(xì)的計(jì)劃，以確保作業(yè)的順利進(jìn)行和成功完成。

以南海某油田的FPSO為例開(kāi)展FPSO解脫方案研究，該FPSO的設(shè)計(jì)壽命一般為25年，但船體油漆的壽命最大為10到15年，因此，在連續(xù)在海上服役到油漆極限后后須從海上解脫進(jìn)入船廠塢修。南海某油田FPSO基本參數(shù)如表1所示。

1 內(nèi)轉(zhuǎn)塔式系泊系統(tǒng)簡(jiǎn)介

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)是一套內(nèi)可解脫的永久系泊內(nèi)轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)，水下系泊系統(tǒng)共 9 條錨腿，分成 3組互成 120°，每組 3 條錨腿。每條錨腿的組成包括上鋼纜、上錨纜、下鋼纜、下錨鏈、樁錨結(jié)構(gòu)等組成。該系泊系統(tǒng)包括海底基盤(pán)系統(tǒng)、柔性立管、動(dòng)態(tài)電纜、錐形浮筒、內(nèi)轉(zhuǎn)塔、滑環(huán)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、STP 浮筒鎖緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向滾輪、浮筒提升絞車(chē)和各種公用系統(tǒng)等組成[1]。內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)水下布置圖如圖1所示，內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)部分船上設(shè)備如圖2所示。

圖1 內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系泊系統(tǒng)水下布置

圖2 FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)船體布置

2 解脫作業(yè)前準(zhǔn)備

在進(jìn)行單點(diǎn)解脫作業(yè)之前，首先需要進(jìn)行規(guī)劃和準(zhǔn)備工作，分析解脫作業(yè)的可行性和潛在風(fēng)險(xiǎn)，并制定相應(yīng)的解脫作業(yè)計(jì)劃。在解脫作業(yè)前需要對(duì)設(shè)備功能測(cè)試與維修，提前準(zhǔn)備施工資源，并確定滿足施工的前提條件。

2.1 設(shè)備功能測(cè)試與維修

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)在FPSO上是一個(gè)比較特殊的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的大部分設(shè)備在完成與船體連接后的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)階段不會(huì)頻繁使用。在FPSO解脫前需要對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行測(cè)試維保，尤其涉及液壓動(dòng)力站、手動(dòng)液壓站、浮筒提升系統(tǒng)、頂升滑移系統(tǒng)、STP 浮筒鎖緊系統(tǒng)以及單點(diǎn)艙給排水系統(tǒng)。在進(jìn)行設(shè)備功能測(cè)試前，要先對(duì)設(shè)備的滑油、濾芯、軟管等容易老化的材料進(jìn)行更換，并制定全面的測(cè)試計(jì)劃和嚴(yán)格的質(zhì)量控制程序，以檢測(cè)設(shè)備的各項(xiàng)功能和性能指標(biāo)。除了基本的啟動(dòng)、關(guān)閉、指示燈和顯示等功能，我們還會(huì)對(duì)設(shè)備的核心功能、安全性能、穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行全面評(píng)估。本次FPSO解脫施工作業(yè) 根據(jù)實(shí)際情況在解脫前三個(gè)月和解脫前一周進(jìn)行多次測(cè)試，解脫前三個(gè)月的測(cè)試防止出現(xiàn)維修困難設(shè)備的損壞情況，留出維修時(shí)間，解脫前一周進(jìn)行多次測(cè)試是對(duì)設(shè)備進(jìn)行充分運(yùn)轉(zhuǎn)使設(shè)備達(dá)到最佳狀態(tài)。

2.2 施工資源

通過(guò)提前梳理準(zhǔn)備充足的施工資源，包括專業(yè)的管理團(tuán)隊(duì)及施工隊(duì)伍、專業(yè)的電纜拆裝作業(yè)隊(duì)伍、單點(diǎn)廠家技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)、足夠的拖輪資源和必要工具，以及精準(zhǔn)的定位技術(shù)和設(shè)備[2]。在具體的施工過(guò)程中，施工資源的運(yùn)用也是非常關(guān)鍵的。例如，在海上解脫作業(yè)時(shí)，管理團(tuán)隊(duì)需要充分了解和掌握施工區(qū)域的海洋環(huán)境、水文氣象等信息，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整施工方案和資源分配。在拆裝過(guò)程中，拆裝作業(yè)隊(duì)伍需要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，避免損壞電纜和設(shè)備，同時(shí)要確保拆裝效率和安全性。單點(diǎn)廠家技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)則可以為施工隊(duì)伍提供技術(shù)支持和指導(dǎo)，幫助解決施工過(guò)程中可能遇到的技術(shù)難題。在未來(lái)的海上解脫施工作業(yè)中，應(yīng)更加重視施工資源的準(zhǔn)備和運(yùn)用，以確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行和成功實(shí)施。

2.3 施工條件

當(dāng)執(zhí)行海上解脫施工作業(yè)時(shí)，必須對(duì)海況條件進(jìn)行評(píng)估并采取相應(yīng)的措施以確保安全。根據(jù)單點(diǎn)廠家建議并結(jié)合以往施工經(jīng)營(yíng)，分離堆棧與浮筒的施工作業(yè)海況不得超過(guò)有效波高2m，風(fēng)速10m/s，適度海流0.5m/s。此外，在下放浮筒的施工作業(yè)海況不得超過(guò)1.5m有效波高，風(fēng)速10m/s，同時(shí)存在適度海流0.5m/s。

為確保作業(yè)安全，制定了以下決策標(biāo)準(zhǔn)：需要有至少6h以上的良好天氣窗口，以保證操作的連續(xù)性。拖輪的限位能力必須符合要求，以確保能夠應(yīng)對(duì)當(dāng)前海況，并保持艏向控制的精度在±5°之內(nèi)。在單點(diǎn)浮筒釋放階段，月池中心位置的移動(dòng)范圍應(yīng)控制在±5m以內(nèi)，以確保操作安全。在作業(yè)開(kāi)始前綜合考慮當(dāng)前的天氣情況和拖輪能力，在滿足以上條件時(shí)決定作業(yè)時(shí)間。

3 解脫作業(yè)

3.1 設(shè)備拆除

解脫作業(yè)中的一個(gè)重要步驟是拆除工藝系統(tǒng)，以便提供空間進(jìn)行解脫操作。這涉及拆除浮筒上端與轉(zhuǎn)塔連接的工藝管線及海纜，拆除收發(fā)球筒和海纜接線箱等設(shè)備，以及拆除單點(diǎn)艙內(nèi)妨礙滑環(huán)堆棧頂升滑移的附件，例如旋轉(zhuǎn)平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)、爬梯、通道和格柵板等。

3.2 FPSO 限位方案

船舶限位是將FPSO準(zhǔn)確控制在所需位置[3]。定位需要經(jīng)驗(yàn)豐富的船長(zhǎng)根據(jù)定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息，統(tǒng)一指揮主拖輪、輔助拖輪對(duì)FPSO的控制。在FPSO解脫作業(yè)期間有兩次比較關(guān)鍵的限位。

其一，是在單點(diǎn)浮筒支撐法蘭螺栓拆除時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)軸承不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用的艏向限位方式如圖3所示。

圖3 FPSO艏向限位示意

其二，是準(zhǔn)備釋放單點(diǎn)浮筒時(shí)，主拖在FPSO船艏、艉拖在船艉、輔助定位拖輪在船艏側(cè)方限制FPSO單點(diǎn)月池位置，采用的限位方式見(jiàn)圖4。

圖4 FPSO月池限位示意

3.3 頂升滑移

堆棧頂升滑移是解脫作業(yè)中另一個(gè)關(guān)鍵作業(yè)，其主要目的是將單點(diǎn)滑環(huán)堆?；频絾吸c(diǎn)艙一側(cè)，為浮筒下放創(chuàng)造空間。該系統(tǒng)包括液壓頂升滑移缸、滑移液壓缸和提供動(dòng)力的液壓站等組件。

通過(guò)操作液壓缸，可以將滑環(huán)堆棧頂升并滑移到所需位置，為解脫作業(yè)提供充足的空間。堆棧頂升滑移系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用需要考慮到頂升和滑移的平穩(wěn)性和控制精度，以及系統(tǒng)的可靠性和安全性。

3.4 浮筒下放

FPSO保持在安全的系泊位置后，限位拖輪就位并在實(shí)施浮筒下放作業(yè)前開(kāi)始限位。FPSO船艏吃水調(diào)整完成后對(duì)單點(diǎn)艙進(jìn)行充水，當(dāng)船艙水位與海平面持平后可以進(jìn)行單點(diǎn)浮筒下放作業(yè)，將提升纜繩全部釋放完畢后，單點(diǎn)解脫作業(yè)也順利結(jié)束了。在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中，需要持續(xù)進(jìn)行安全措施和檢查，以確保人員和設(shè)備的安全。監(jiān)測(cè)和記錄FPSO的位置、船舶姿態(tài)、拖纜張力等參數(shù)，以便及時(shí)調(diào)整和采取必要的安全措施。

4 結(jié)束語(yǔ)

解脫作業(yè)是一項(xiàng)存在一定風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)的任務(wù)，因此進(jìn)行全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)策略非常重要。經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證本技術(shù)方案切實(shí)可行，通過(guò)前期充分的計(jì)劃及合理安排可以有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)和縮短施工周期[4]。本文對(duì)南海FPSO解脫作業(yè)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析研究，為后續(xù)內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的FPSO解脫作業(yè)項(xiàng)目提供參考。