劉 震

(江蘇熔盛重工有限公司,江蘇如皋 226532)

1 海洋平臺(tái)大型模塊整體安裝技術(shù)特點(diǎn)

海洋平臺(tái)模塊整體漂浮安裝技術(shù)是一種固定樁基,平臺(tái)整體岸上預(yù)制,所有的油田生產(chǎn)設(shè)備都在陸上安裝好,駁船拖運(yùn)、安裝,海上不起吊對(duì)接的平臺(tái)安裝方法。

海洋平臺(tái)大型模塊整體安裝技術(shù)的特點(diǎn)為:

(1)一般先進(jìn)行平臺(tái)安裝設(shè)計(jì),選用安裝駁船,再進(jìn)行平臺(tái)導(dǎo)管架設(shè)計(jì)。

(2)平臺(tái)導(dǎo)管架根據(jù)安裝需要和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化,漂浮法需要特殊設(shè)計(jì)的大開口導(dǎo)管架,導(dǎo)管架的開口處可以允許駁船駛?cè)搿?/p>

(3)平臺(tái)上部模塊全部在陸上預(yù)制,模塊上所需要的生產(chǎn)設(shè)備全部在陸上安裝好。

(4)可以進(jìn)行萬(wàn)噸以上平臺(tái)的海上安裝。

(5)可適用于浮吊無(wú)法進(jìn)入的淺海海域。

2 漂浮安裝法

漂浮安裝法有 2種,漂浮法和頂升法。

(1)漂浮法。漂浮法是在平臺(tái)上部模塊及所有需要的生產(chǎn)設(shè)備在陸上預(yù)制裝配好以后,通過(guò)滑軌將預(yù)制好的平臺(tái)上部模塊移至駁船上,由駁船拖至預(yù)制好的導(dǎo)管架處,找正平臺(tái)上部模塊與導(dǎo)管架的安裝位置,駁船快速壓載、下沉,實(shí)現(xiàn)平臺(tái)上部模塊與導(dǎo)管架的對(duì)接。待對(duì)接完畢,平臺(tái)上部模塊的重量載荷完全轉(zhuǎn)移到導(dǎo)管架上,駁船繼續(xù)壓載后駛離,由海上工程船將上部模塊與導(dǎo)管架焊接成一體。導(dǎo)管架要設(shè)計(jì)成允許駁船駛?cè)氲拇箝_口導(dǎo)管架。漂浮法可以安裝重量達(dá) 12 000 t的平臺(tái)上部模塊,如2001年5月在Philippines成功安裝的Malampaya平臺(tái)上部模塊,其重量達(dá) 11 500 t,海上安裝調(diào)試全部完畢僅用了 12 h。漂浮安裝法如圖 1和圖 2所示。

圖1 漂浮法安裝示意圖1

(2)頂升法。由 2艘?guī)в写蠊β示頁(yè)P(yáng)機(jī)和舉升剛臂的駁船進(jìn)行安裝的方法稱為頂升法,平臺(tái)導(dǎo)管架無(wú)須特殊設(shè)計(jì)。頂升法的安裝重量可達(dá) 6 000 t。頂升法安裝時(shí),平臺(tái)上部模塊由 1艘駁船拖航至導(dǎo)管架附近,再由 2艘?guī)в写蠊β示頁(yè)P(yáng)機(jī)和舉升剛臂的駁船將平臺(tái)上部模塊從兩側(cè)舉起,緩慢前移至導(dǎo)管架上部,通過(guò)舉升剛臂完成平臺(tái)上部模塊與導(dǎo)管架的對(duì)接,如圖 3所示。

目前,海上平臺(tái)模塊呈大型化趨勢(shì),幾乎所有的生產(chǎn)設(shè)備都在陸上安裝好。在完成平臺(tái)上部模塊與下部組塊的對(duì)接后,就可進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的調(diào)試與試運(yùn)行。

圖3 頂升法安裝示意圖

3 海洋平臺(tái)大型模塊整體安裝技術(shù)關(guān)鍵

平臺(tái)漂浮安裝的幾個(gè)關(guān)鍵因素包括:平臺(tái)通過(guò)滑道從碼頭滑移牽引裝船,平臺(tái)裝船以及就位過(guò)程中駁船壓載水的調(diào)節(jié),平臺(tái)下沉就位等。

由于平臺(tái)浮裝技術(shù)復(fù)雜、難度高,一旦由于考慮不周出現(xiàn)技術(shù)事故,如船傾斜造成平臺(tái)傾覆或平臺(tái)就位時(shí)傾斜等,將會(huì)造成巨大損失。為此一般先通過(guò)計(jì)算機(jī)或海洋工程水池進(jìn)行仿真試驗(yàn),對(duì)整個(gè)平臺(tái)滑移裝船和下沉就位過(guò)程進(jìn)行模擬,這樣可以充分掌握整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)、完善,再仿真,再完善,直到完全成功,以保證實(shí)際實(shí)施過(guò)程的萬(wàn)無(wú)一失。

(1)駁船的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析。在平臺(tái)滑移裝船過(guò)程中必須使駁船的甲板面與碼頭平齊,如圖 4所示,要精確地計(jì)算駁船的壓載水及排水量以調(diào)節(jié)船的吃水深度。平臺(tái)拖運(yùn)到安裝地點(diǎn)后,要準(zhǔn)確就位,對(duì)駁船進(jìn)行精確定位。因此,必須對(duì)平臺(tái)裝船過(guò)程中的駁船進(jìn)行運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析。

(2)駁船壓載水及排水量的調(diào)節(jié)技術(shù)。要將平臺(tái)安全滑移裝船,就必須使駁船的甲板面與碼頭平齊,見圖 4。因此,必須對(duì)平臺(tái)裝船過(guò)程中的駁船進(jìn)行運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析,精確計(jì)算駁船的壓載水及排水量以調(diào)節(jié)船的吃水深度,使駁船的甲板面與碼頭平齊。

圖4 碼頭和駁船連接示意圖

平臺(tái)就位下沉的過(guò)程是依靠即時(shí)潮差和駁船壓載來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其中駁船壓載下沉是平臺(tái)順利安裝就位的主要環(huán)節(jié)。要達(dá)到均勻下沉,則要精確計(jì)算駁船的壓載水量,準(zhǔn)確設(shè)計(jì)駁船壓載過(guò)程。

(3)駁船的精確定位及阻晃技術(shù)。平臺(tái)拖運(yùn)到安裝地點(diǎn)后,要準(zhǔn)確就位,必須對(duì)駁船進(jìn)行精確定位。此外由于船是浮在海面上的,在海洋環(huán)境載荷(特別是波浪)的作用下,船會(huì)產(chǎn)生 6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),對(duì)平臺(tái)就位影響最大的是駁船的橫搖運(yùn)動(dòng),橫搖大了,平臺(tái)不好對(duì)樁,即使對(duì)上樁了,各樁受力也不均勻,造成一邊的樁受力,另一邊的樁不受力,這是很不利的。所以,減小橫搖運(yùn)動(dòng)對(duì)平臺(tái)就位非常重要。另一個(gè)對(duì)平臺(tái)就位影響較大的是駁船的垂蕩運(yùn)動(dòng),垂蕩運(yùn)動(dòng)大,平臺(tái)與樁對(duì)接時(shí)對(duì)樁的沖擊力大,容易對(duì)導(dǎo)管架造成損傷。

(4)平臺(tái)就位錨泊系統(tǒng)布置的優(yōu)化。要實(shí)現(xiàn)平臺(tái)就位過(guò)程的駁船精確定位,合理的錨泊系統(tǒng)布置是必不可少的,可在錨泊動(dòng)力分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行錨泊系統(tǒng)的優(yōu)化。

(5)平臺(tái)安裝用特殊設(shè)備及駁船的開發(fā)。大型雙體駁船可用于導(dǎo)管架平臺(tái)的安裝,避免導(dǎo)管架設(shè)計(jì)成大開口的形式,也可用于未來(lái)張力腿平臺(tái)及單柱體平臺(tái)大型模塊的海上安裝。平臺(tái)海上安裝用的大型液壓設(shè)備的開發(fā)。

4 海洋平臺(tái)大型模塊整體安裝技術(shù)的局限

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的海洋平臺(tái)模塊整體安裝技術(shù)的分析可以看出,盡管漂浮法和頂升法能夠節(jié)省海上施工時(shí)間,但其海上施工的難度較大且施工的安全性較難把握。

頂升法由于海上作業(yè)時(shí)全部的載荷(動(dòng)、靜載荷)都作用在 2條漂浮著的駁船上,相當(dāng)于 2座浮吊同時(shí)操作。2座浮吊的操作非常難于控制,因此,其海上施工難度大,施工的安全性也較難把握,安裝重量必然受到限制,該方法的使用范圍有限。

現(xiàn)有的漂浮法安裝重量雖然可達(dá)12 000 t,但駁船就位后要快速壓載、下沉,還要通過(guò)錨泊定位找正平臺(tái)上部模塊與導(dǎo)管架的安裝位置,施工難度非常大,而且還不能保證平臺(tái)上部模塊與導(dǎo)管架對(duì)接的瞬間不發(fā)生碰撞?，F(xiàn)有的漂浮法安裝必須在天氣狀況很好的條件下完成,受氣候的限制較大。

因此,對(duì)海洋平臺(tái)大型模塊整體安裝技術(shù)還需有進(jìn)一步的研究,如平臺(tái)就位過(guò)程中駁船的精確定位及駁船橫搖控制技術(shù)、開發(fā)平臺(tái)安裝用的特殊設(shè)備及安裝駁船,以適應(yīng)我國(guó)海上油田,尤其是深水油田大型生產(chǎn)平臺(tái)的海上安裝。