高秉峰，劉雪宜，于常寶，晏萊

海洋石油工程股份有限公司，天津300451

拖輪法更換跨接軟管的實(shí)踐

高秉峰，劉雪宜，于常寶，晏萊

海洋石油工程股份有限公司，天津300451

“渤海世紀(jì)號(hào)”FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的直徑12 in（305 mm）跨接軟管由Dunlop公司設(shè)計(jì)和制造，由4節(jié)組成，每節(jié)長(zhǎng)度為11 m，通過(guò)ASME法蘭連接，該軟管已到使用年限。以秦皇島32-6油田“渤海世紀(jì)號(hào)”FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)跨接軟管更換項(xiàng)目為例，結(jié)合近年來(lái)多次FPSO拖航、連接的施工經(jīng)驗(yàn)，論述單點(diǎn)系泊系統(tǒng)跨接軟管更換的方案設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備以及海上施工流程，對(duì)涉及的跨接軟管安裝、作業(yè)方案優(yōu)化、縮短施工時(shí)間等方面進(jìn)行了獨(dú)創(chuàng)性研究，為今后類(lèi)似工程提供參考。

拖輪；單點(diǎn)系泊系統(tǒng)；跨接軟管；方案設(shè)計(jì)；海上施工

塔架式單點(diǎn)系泊裝置在淺水區(qū)應(yīng)用非常廣泛，是淺水區(qū)域油田開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵設(shè)施。FPSO（Floating Production Storage&Offloading system）圍繞單點(diǎn)作風(fēng)標(biāo)式轉(zhuǎn)動(dòng)，單點(diǎn)與FPSO之間的流體輸送只能依靠跨接軟管，普通工藝管道無(wú)法滿(mǎn)足使用要求?？缃榆浌艿纳a(chǎn)工藝要求非常嚴(yán)格，價(jià)格昂貴，其安裝位置一般位于單點(diǎn)頂部和船首系泊支架頂部，對(duì)接端一般在舷外，屬于高空舷外作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大?？缃榆浌馨惭b需要熟悉其核心參數(shù)，確保安裝質(zhì)量，對(duì)技術(shù)的要求非常高[1]。秦皇島32-6油田“渤海世紀(jì)號(hào)”FPSO共7根跨接軟管，其中1根管徑12 in（1 in= 25.4 mm）跨接軟管（由4節(jié)組成）已到使用年限，故于2014年9月將該跨接軟管更換，完成安裝后油田進(jìn)行了復(fù)產(chǎn)。通常海上更換跨接軟管采用浮吊法進(jìn)行，本次由于是更換1根跨接軟管，考慮拖輪比浮吊節(jié)省費(fèi)用，施工作業(yè)采用拖輪法更換跨接軟管。油田局部停產(chǎn)時(shí)間比計(jì)劃縮短10 h，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，項(xiàng)目涉及的施工技術(shù)、項(xiàng)目管理方面的成功經(jīng)驗(yàn)將為今后類(lèi)似工程提供參考。

1　“渤海世紀(jì)號(hào)”FPSO與單點(diǎn)系泊系統(tǒng)

“渤海世紀(jì)號(hào)”FPSO是秦皇島32-6油田油氣生產(chǎn)的核心設(shè)施，于2001年由大連船廠建造，主要參數(shù)包括：總長(zhǎng)287.4m，型寬51 m，型深20.6 m，設(shè)計(jì)吃水14.5 m，空船質(zhì)量為40 699.2 t，載重為160 587.8 t。

“渤海世紀(jì)號(hào)”單點(diǎn)屬于水上軟剛臂系泊系統(tǒng)，是塔架式系泊系統(tǒng)的一種，適用于50 m以?xún)?nèi)的淺水海域。如圖1所示，其結(jié)構(gòu)主要包括：?jiǎn)吸c(diǎn)導(dǎo)管架、系泊頭、YOKE、系泊支架、系泊腿以及跨接軟管。單點(diǎn)導(dǎo)管架為方形的空間鋼管框架式，在導(dǎo)管架的上部中心有一將軍柱，YOKE通過(guò)U型壓槽、環(huán)氧樹(shù)脂灌注固定在單點(diǎn)上。軟剛臂系統(tǒng)是由兩條系泊腿、剛性臂結(jié)構(gòu)、系泊腿上下的萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)以及壓載艙組成，系泊支架上的生產(chǎn)系統(tǒng)包括7根跨接軟管、5根跨接電纜?！安澈Ｊ兰o(jì)號(hào)”單點(diǎn)具有風(fēng)向標(biāo)效應(yīng)，允許FPSO圍繞單點(diǎn)系泊頭作360°的自由運(yùn)動(dòng)，使FPSO始終處在合外力最小的位置上[2-4]。

圖1　“渤海世紀(jì)號(hào)”單點(diǎn)系泊系統(tǒng)

2　施工準(zhǔn)備

2.1設(shè)計(jì)文件準(zhǔn)備

跨接軟管更換需油田局部停產(chǎn)，油田停產(chǎn)是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)、高難度、投入資源多的海上綜合施工作業(yè)，完善的方案設(shè)計(jì)對(duì)于軟管更換、停產(chǎn)作業(yè)至關(guān)重要。在方案編制開(kāi)始之前整理原始資料，包括跨接軟管特性參數(shù)、圖紙等，其次對(duì)FPSO進(jìn)行海上調(diào)研，確認(rèn)關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)，詳細(xì)了解FPSO船首甲板設(shè)備布置，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行初步檢查，熟悉操作方法。項(xiàng)目主要的設(shè)計(jì)文件包括《跨接軟管更換程序》《海上油田局部停產(chǎn)程序》等。設(shè)計(jì)文件完成后需要提交業(yè)主和第三方審批（按照業(yè)主要求選擇第三方，例如DNV、CCS等），根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)文件準(zhǔn)備施工物料，主要施工物料包括絞車(chē)、龍門(mén)架、試壓盲板、吊裝撐桿、滑車(chē)以及其他輔助工機(jī)具，所有的材料機(jī)具要具備相關(guān)證書(shū)并測(cè)試合格。

2.2吊裝協(xié)調(diào)工作

跨接軟管由Dunlop公司設(shè)計(jì)和制造，由4節(jié)組成，每節(jié)長(zhǎng)度為11 m，管徑為12 in，空氣中質(zhì)量為1 290 kg，耐壓為1.9 MPa，介質(zhì)為原油、油水混合物等。通過(guò)使用FPSO舷邊吊車(chē)，利用吊裝撐桿及滑車(chē)將4節(jié)跨接軟管從拖輪分別吊裝至FPSO甲板，如圖2所示。通過(guò)滑車(chē)將跨接軟管逐根由吊貨甲板運(yùn)輸?shù)紽PSO船首左舷預(yù)布置。吊裝主要協(xié)調(diào)的工作包括拖輪就位、跨接軟管吊裝方式、運(yùn)輸路徑、更換方式，確保拖輪在海上現(xiàn)場(chǎng)配合精確無(wú)誤。

圖2　吊裝跨接軟管

2.3局部停產(chǎn)協(xié)調(diào)工作

油田局部停產(chǎn)管理界面非常復(fù)雜，主要參與方包括工程建設(shè)方、平臺(tái)作業(yè)方、承包商等單位，參與施工作業(yè)的各專(zhuān)業(yè)人員多，需要多工種相互配合作業(yè)，共同完成停產(chǎn)工作[5]。同時(shí)，根據(jù)局部停產(chǎn)需要，建立停產(chǎn)組織機(jī)構(gòu)，根據(jù)各施工方實(shí)際情況劃分工作界面，明確停產(chǎn)中各方的職責(zé)。停產(chǎn)前兩天由停產(chǎn)組織單位主持召開(kāi)停產(chǎn)各方協(xié)調(diào)會(huì)議，組織停產(chǎn)參與方對(duì)停產(chǎn)需準(zhǔn)備的工作進(jìn)行全面的聯(lián)合檢查，重點(diǎn)包括停產(chǎn)方案的合規(guī)性、人員到位情況、停產(chǎn)物料準(zhǔn)備情況等；設(shè)立停產(chǎn)指揮小組，編制24 h人員值班表，負(fù)責(zé)停產(chǎn)施工作業(yè)的海上指揮，負(fù)責(zé)停產(chǎn)指揮作業(yè)的溝通和組織協(xié)調(diào)。

3　海上施工

“渤海世紀(jì)號(hào)”FPSO跨接軟管更換，海上局部停產(chǎn)施工主要包括前期準(zhǔn)備、拖輪回收跨接軟管、跨接軟管組裝、跨接軟管拖拉連接四大階段，各階段的施工流程與注意事項(xiàng)如下。

3.1前期準(zhǔn)備

由于“渤海世紀(jì)號(hào)”FPSO服役至今超過(guò)十年，F(xiàn)PSO局部停產(chǎn)、跨接軟管更換關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)不確定，一般需要提前啟動(dòng)施工及停產(chǎn)工作關(guān)鍵材料設(shè)備的前期準(zhǔn)備。前期準(zhǔn)備的工作范圍主要包括三個(gè)方面：其一，檢查吊裝方案的完整性和有效性；其二，檢查材料和工機(jī)具，如絞車(chē)、龍門(mén)架、試壓盲板、吊裝撐桿、滑車(chē)等；其三，檢查核實(shí)FPSO船首及單點(diǎn)系泊系統(tǒng)甲板是否干擾跨接軟管安裝就位。

3.2拖輪回收跨接軟管

按照單點(diǎn)生產(chǎn)廠家SOFEC的設(shè)計(jì)思路，舊跨接軟管拆除后，需要拖拉到系泊支架上，布置在系泊支架的前后弧板上，然后沿著后弧板慢慢拖拉到FPSO艏樓甲板上。這樣新跨接軟管必須在舊跨接軟管回收完畢后才能進(jìn)行組裝和試壓，對(duì)停產(chǎn)的時(shí)間要求長(zhǎng)。在充分考慮“渤海世紀(jì)號(hào)”YOKE結(jié)構(gòu)特點(diǎn)后，如圖3所示，先將舊跨接軟管沿著系泊支架的側(cè)弧板下放，穿越Y(jié)OKE之間的A字架空隙，由拖輪將跨接軟管一側(cè)慢慢回收到甲板，然后再下放單點(diǎn)側(cè)軟管，軟管通過(guò)拖輪小絞車(chē)的牽引和單點(diǎn)絞車(chē)的下放作用擺放到了拖輪甲板上。為確?？缃榆浌茼樌路?，現(xiàn)場(chǎng)施工采取了如下技術(shù)措施：?jiǎn)吸c(diǎn)絞車(chē)放松，拖輪小絞車(chē)鋼纜收緊，將軟管盲板拖拉頭牽引到拖輪甲板上，解下單點(diǎn)絞車(chē)索具；繼續(xù)拖拉軟管到拖輪甲板，同時(shí)，系泊支撐結(jié)構(gòu)（MSS）側(cè)絞車(chē)開(kāi)始下放；拖輪小絞車(chē)?yán)^續(xù)收緊，軟管在拖輪甲板上呈S形（見(jiàn)圖4），直到MSS側(cè)軟管拖拉頭到達(dá)拖輪甲板；解掉MSS側(cè)絞車(chē)鋼絲繩索具，舊跨接軟管拆除完畢。

圖3　跨接軟管拆除下放

圖4　跨接軟管拖拉至拖輪甲板

拖輪回收舊跨接軟管，有效解決了舊軟管的運(yùn)輸通道問(wèn)題，保證了新跨接軟管在油田局部停產(chǎn)前就可以完成組裝、試壓和預(yù)拖拉工作，大大縮短了停產(chǎn)時(shí)間，是跨接軟管更換施工的首次成功嘗試。

3.3跨接軟管組裝

4節(jié)跨接軟管的構(gòu)造差別較大，系泊支架的弧板側(cè)必須采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且為不導(dǎo)電軟管，中間2根為普通型軟管，單點(diǎn)弧板側(cè)也必須采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每節(jié)軟管的兩側(cè)都有一條標(biāo)識(shí)線，4節(jié)軟管在安裝過(guò)程中要保證縱向標(biāo)識(shí)線對(duì)齊，以便觀察軟管安裝后的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)；同時(shí)，軟管法蘭對(duì)接過(guò)程中要嚴(yán)格控制螺栓預(yù)緊力，組裝完成后進(jìn)行水壓試驗(yàn)。一旦軟管安裝完成后出現(xiàn)泄漏，重新預(yù)緊中間法蘭極其困難。為此，嚴(yán)格控制跨接軟管組裝工藝，每一步都進(jìn)行檢查，邀請(qǐng)業(yè)主現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證，做好施工記錄，確保了跨接軟管的組裝質(zhì)量。

跨接軟管原有拖拉頭由單點(diǎn)廠家SOFEC設(shè)計(jì)，需要與鋼質(zhì)短節(jié)配合使用，該拖拉頭采用了機(jī)械式密封，非常笨重，且在拖拉過(guò)程中軟管與弧板摩擦阻力非常大，有可能劃傷弧板；同時(shí)，拖拉頭年久失修，機(jī)械件腐蝕較為嚴(yán)重，需要更換密封環(huán)，修理機(jī)械接頭。針對(duì)此問(wèn)題，設(shè)計(jì)并制作了盲板拖拉頭（如圖5所示），質(zhì)量輕，可直接與跨接軟管通過(guò)螺栓連接，進(jìn)行軟管組裝后的試壓，不需要鋼質(zhì)短節(jié)配合，與弧板摩擦阻力小，性能可靠。完成試壓后進(jìn)行跨接軟管下放。

圖5　盲板拖拉頭及跨接軟管下放

3.4跨接軟管拖拉連接

按照單點(diǎn)廠家的設(shè)計(jì)思路，單點(diǎn)側(cè)跨接軟管在拖拉過(guò)程中需要拆除鋼質(zhì)彎頭和短節(jié)，彎頭和短節(jié)都采用了GrayLoc接頭，空間狹窄，且需要搭設(shè)腳手架，拆除和回裝工作量非常大。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用2個(gè)卸扣串聯(lián)的形式調(diào)整了導(dǎo)向滑輪的位置，避免了絞車(chē)鋼絲繩與彎頭、短節(jié)的干擾，成功實(shí)現(xiàn)了新跨接軟管的拖拉安裝，大大降低了工作量，簡(jiǎn)化了安裝流程，有效縮短停產(chǎn)時(shí)間10 h。

如圖6所示，跨接軟管一頭采用單點(diǎn)側(cè)絞車(chē)和船首側(cè)絞車(chē)配合拖曳的方法從系泊支架側(cè)轉(zhuǎn)移至單點(diǎn)側(cè)。如圖7所示，跨接軟管拖曳完成后，單點(diǎn)側(cè)進(jìn)行跨接軟管連接，并進(jìn)行固定。

圖6　跨接軟管拖曳

圖7　跨接軟管連接固定

“渤海世紀(jì)號(hào)”FPSO單點(diǎn)的12 in跨接軟管更換過(guò)程中通過(guò)合理優(yōu)化施工工藝，僅13 h就完成了舊跨接軟管的拆除和新跨接軟管的安裝，投產(chǎn)后軟管運(yùn)轉(zhuǎn)正常，沒(méi)有發(fā)生法蘭泄漏現(xiàn)象，得到業(yè)主的肯定。這是在渤海油田首次完成的跨接軟管更換類(lèi)作業(yè)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4　結(jié)束語(yǔ)

跨接軟管更換是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)的海上施工作業(yè)，前期需要編制詳細(xì)的施工方案，實(shí)施過(guò)程中需要工程建設(shè)方、作業(yè)方、承包商等單位密切配合。通過(guò)周密的施工準(zhǔn)備和精細(xì)化的施工管理，在實(shí)施單點(diǎn)跨接軟管的更換后，于2014年9月17日完成秦皇島32-6油田局部停產(chǎn)后的復(fù)產(chǎn)工作。實(shí)踐表明，拖輪法快速更換跨接軟管的方案成熟可行，對(duì)于FPSO跨接軟管安裝及更換具有指導(dǎo)意義。同時(shí)，跨接軟管更換是在時(shí)間緊、任務(wù)重的情況下實(shí)施，對(duì)涉及的作業(yè)方案優(yōu)化、縮短施工時(shí)間等進(jìn)行了獨(dú)創(chuàng)性研究，對(duì)今后類(lèi)似工程具有借鑒意義。

[1]《海洋石油工程設(shè)計(jì)指南》編委會(huì).海洋石油工程FPSO與單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007：321-322.

[2]劉雪宜，孟俊瑜，楊洪所，等.渤海友誼號(hào)FPSO解脫與拖航[J].船海工程，2015，44（6）：149-152.

[3]劉雪宜.FPSO在YOKE損壞時(shí)的應(yīng)急解脫[J].石油工程建設(shè)，2013，39（3）：26-30.

[4]譚耀模.FPSO單點(diǎn)系泊檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].船海工程，2014，43（5）：25-28.

[5]呂尋貞，姚志義，劉洋，等.海洋石油老舊生產(chǎn)平臺(tái)改造項(xiàng)目管理及施工策略[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2014，43（7）：98-101.

Practice on Changing Jumper Hose Using Tug

GAO Bingfeng，LIU Xueyi，YU Changbao，YAN Lai
China Offshore OilEngineering Company，Tianjin 300451，China

The 12 inches jumper hose used in the single point mooring system of BOHAI SHIJI FPSO was designed and manufactured by Dunlop.It consists of four 11 m sections connected by ASME-standard flanges.The hose has reached its design life.Based on the jumper hose replacement project of BOHAI SHIJI FPSO in Qinhuangdao 32-6 Oilfield and the experience from many towing and connecting operations of FPSO in recent years，this paper discusses the scheme design，work preparation，offshore construction procedure of the jumper hose replacement of thesingle point mooring system.This paper makes innovative study on installation，scheme optimization and construction period reducing of the jumper hose replacement，thus providing reference for future similar project.

tug；single point mooring system；jumper hose；scheme design；offshore construction

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.05.006

高秉峰（1984-），男，甘肅白銀人，工程師，2008年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)，主要從事FPSO解脫連接、單點(diǎn)及平臺(tái)維修改造技術(shù)。

Email：gaobf@mail.cooec.com.cn

2016-03-15；

2016-05-16