萬噸級海洋平臺建造工藝優(yōu)化

1、萬噸級海洋平臺建造工藝優(yōu)化石 亮 劉傳輝 石守義 劉海靜(海洋石油工程股份有限公司, 天津300461)摘要隨著國內(nèi)海洋平臺浮拖安裝技術(shù)的應(yīng)用成熟，組塊設(shè)計(jì)逐步向大型化發(fā)型發(fā)展，目前渤海油田，東海油田、南海油田均出現(xiàn)萬噸級以上平臺，此類平臺采用整體建造，建造周期多在一年以上，建造工期普遍較長。本文通過對此類組塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，從平臺甲板預(yù)制、結(jié)構(gòu)總裝、墻皮安裝等方面進(jìn)行工藝優(yōu)化討論，以期找到一種適用的建造工藝，縮短建造工期，使組塊盡快投入使用。關(guān)鍵詞：甲板預(yù)制；結(jié)構(gòu)總裝；工藝優(yōu)化；專業(yè)交叉0 概述目前，由于海上油田地質(zhì)的復(fù)雜，原油開采、處理對相關(guān)工藝設(shè)備、電力設(shè)備需求增加，組塊設(shè)計(jì)逐步向大型

2、化方向發(fā)展。目前渤海油田，東海油田、南海油田均出現(xiàn)萬噸級以上平臺，這些平臺多布置有4到5層甲板，每層甲板尺寸達(dá)到80*80米，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)足球場的大小。隨著國內(nèi)海洋平臺浮拖安裝技術(shù)的應(yīng)用成熟，此類海洋平臺采用整體建造，建造周期多在一年以上，建造工期普遍較長。通過對萬噸級組塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，從平臺甲板預(yù)制、結(jié)構(gòu)總裝、專業(yè)交叉等方面進(jìn)行工藝優(yōu)化討論，以期找到一種適用的建造工藝，提高組塊建造效率。1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析萬噸級組塊與常規(guī)組塊結(jié)構(gòu)形式基本相似，多設(shè)置4到8根立柱，3到5層甲板，這類平臺多為中心處理平臺，包含發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、原油處理外輸系統(tǒng)、吊機(jī)系統(tǒng)，生活支持系統(tǒng)等，同時往往布置有井口，

3、結(jié)構(gòu)形式見圖1.與常規(guī)組塊相比，主要有以下不同：(1) 甲板面積進(jìn)一步增大，達(dá)到80*80米,上部工藝設(shè)備增多；(2) 結(jié)構(gòu)件加強(qiáng)，組塊立柱管徑、壁厚增大，大型組合梁、箱型梁增多；(3) 功能區(qū)劃分增多，電氣、控制房間增多，達(dá)到十幾個；(4) 海上浮托法安裝的需要，組塊下部增加甲板支撐裝置 (DSU)；(5) 海上浮托安裝的需要，井口布置在平臺兩側(cè)。圖1 萬噸級組塊結(jié)構(gòu)示意（未包含生活樓、鉆修機(jī)）2 方案優(yōu)化 基于萬噸級組塊與常規(guī)組塊的不同點(diǎn)，從滑靴布置、甲板預(yù)制、場地總裝、房間預(yù)制、舾裝等方面對建造方案進(jìn)行優(yōu)化，以期縮短建造工期，找到一種技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理的建造工藝。2.1甲板預(yù)制萬噸級組塊

4、每層主甲板總重量超過1000噸，根據(jù)現(xiàn)有吊車、設(shè)備能力無法像常規(guī)組塊一樣整片預(yù)制。國內(nèi)海工場地甲板片傳統(tǒng)預(yù)制方法為露天預(yù)制，這樣容易受天氣因素影響，焊接質(zhì)量不易控制，同時也受場地吊機(jī)資源限制，預(yù)制較長?？朔陨舷拗埔蛩兀瑢㈩A(yù)制場地轉(zhuǎn)移到車間內(nèi)部，同時根據(jù)現(xiàn)有車間設(shè)備能力以及甲板片本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分片預(yù)制，每片外形尺寸在25*25米，單片重量控制在200噸以內(nèi)，具體如圖2所示，這樣處理有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 避免天氣影響（雨、雪、風(fēng)）甲板片預(yù)制進(jìn)度；(2) 改善施工作業(yè)條件，提高預(yù)制質(zhì)量，減少返工；(3) 可以充分利用車間內(nèi)天車、門吊資源，工效提高一倍，縮短預(yù)制周期。圖2甲板分片示意2.2、立柱組裝

5、常規(guī)甲板片預(yù)制時將立柱與甲板片同時在一起進(jìn)行預(yù)制，然后進(jìn)行后序噴涂作業(yè)，滑道總裝時與甲板片一起吊裝，如圖3所示。但萬噸級組塊甲板片甲板面積大，分成若干小片進(jìn)行預(yù)制。此類組塊的立柱多采用中厚板卷制，直徑多在2米左右，重量達(dá)到20噸以上，如果甲板與立柱預(yù)制到一起，立柱布置在甲板邊緣位置,將導(dǎo)致甲板片偏心嚴(yán)重。這樣的甲板片不利于吊點(diǎn)布置，倒運(yùn)涂裝困難。基于以上考慮，每層甲板片根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分成若干小片，預(yù)制不帶立柱。待甲板小片預(yù)制涂裝完成后，轉(zhuǎn)運(yùn)至總裝場地進(jìn)行總裝，如圖4所示。圖3常規(guī)甲板片建造方式圖4 萬噸甲板片建造方式2.3.結(jié)構(gòu)總裝組塊建造過程中，多借助組塊本身立柱作為支撐，進(jìn)行陸地建造，完成后

6、采用滑移或者吊裝方式裝船。萬噸級組塊由于重量大，使用浮托法安裝，需要使用DSU（甲板支撐裝置）進(jìn)行重量轉(zhuǎn)移，在組塊結(jié)構(gòu)總裝開始前，需完成DSU預(yù)制安裝工作，組塊陸地建造期間由DSU支撐平臺重量。DSU根據(jù)場地承載力及甲板結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行布置。圖5 DSU支撐布置示意2.3.1中心片定位萬噸級組塊每層甲板分片達(dá)到7到8片，有的甚至達(dá)到十幾片，在總裝過程中，如果從一側(cè)開始總裝勢必造成累計(jì)誤差，最終導(dǎo)致甲板片立柱定位不準(zhǔn)確。為降低累計(jì)誤差，根據(jù)組塊整體結(jié)構(gòu)形式以及分片情況，總裝初期每層甲板確定一到兩片甲板作為中心片，作為其他甲板片組裝定位基準(zhǔn)。中心片確定后，其他甲板片及立柱，拉筋定位均以此為基準(zhǔn)定位測量

7、，如圖6所示。圖6中心定位片2.3.2 立柱安裝甲板小片總裝完成后，開始插本層甲板所帶立柱，立柱插入組對過程中，應(yīng)對立柱跨距的重點(diǎn)監(jiān)控，在中心定位片上確定測量基準(zhǔn)點(diǎn)，加強(qiáng)焊前組對報(bào)檢和焊后尺寸控制，確保滿足組塊建造規(guī)格書要求，采用后插立柱的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）降低甲板組裝累計(jì)誤差影響，確保立柱跨距滿足規(guī)范要求；（2）立柱預(yù)制不必考慮噴涂車間高度限制，長度可以盡量加大，減少現(xiàn)場總裝口數(shù)，便于立柱直線度控制；2.3.3、拉筋、墻皮安裝主結(jié)構(gòu)組對、焊接完成后，可以進(jìn)行上層拉筋，墻皮的組對、焊接。在常規(guī)組塊建造中，每層拉筋、墻皮的焊接多要等上層甲板扣片后才進(jìn)行，這樣往往受上層甲板片總裝進(jìn)度影響容易造成人員

8、待工，下部工作無法開展，影響設(shè)備就位以及相關(guān)電儀支架、護(hù)管的安裝就位。在總結(jié)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分考慮拉筋重力作用下下?lián)献冃?，借助全站儀測量設(shè)備，本層甲板拉筋在組對完成后直接完成拉筋下端焊接。待拉筋焊接完成后，進(jìn)行墻皮組對、焊接，充分發(fā)揮三維模型優(yōu)勢，針對可能存在的結(jié)構(gòu)碰撞及時修改墻皮形式。這樣在上層甲板片扣片前完成下層拉筋、小立柱的焊接，房間內(nèi)的相關(guān)設(shè)備、護(hù)管、支架定位工作可以先行開展，縮短總裝時間。2.4、與機(jī)管電交叉處理組塊建造過程中，由于涉及結(jié)構(gòu)、機(jī)械、配管、電氣、儀表、舾裝等多專業(yè)交叉作業(yè)，容易出現(xiàn)各專業(yè)干涉，互相爭搶資源的情況，造成返工、窩工現(xiàn)象的發(fā)生。在處理此類問題時，首先應(yīng)

9、明確陸地建造主線，主線工作優(yōu)先開展，做好各專業(yè)的溝通協(xié)調(diào)工作，明確各專業(yè)制約因素，可并行開展工作盡量并行開展。隨時關(guān)注主線進(jìn)度，關(guān)鍵線路發(fā)生變化時及時調(diào)整各專業(yè)工作次序，確保各專業(yè)協(xié)調(diào)配合，完成項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)度。3 結(jié)論通過從甲板預(yù)制、結(jié)構(gòu)總裝、墻皮安裝、散件安裝等方面對建造工藝優(yōu)化，組塊建造工期進(jìn)一步縮短，此工藝在渤海某萬噸級組塊建造應(yīng)用，整個平臺共分為40個單片片預(yù)制，從首層甲板片組合梁開始下料預(yù)制到整個組塊結(jié)構(gòu)封頂用時半年。通過不斷的實(shí)踐、完善，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際對此類組塊建造工藝進(jìn)行優(yōu)化，提高現(xiàn)場施工工效，充分發(fā)揮指導(dǎo)施工的作用。參考文獻(xiàn)1. 荀海龍 ,朱 曉環(huán). 萬 噸級組塊浮托技術(shù) 研究及典

10、型專項(xiàng)設(shè)備設(shè)施J.中國工 程科 學(xué) , 2011, 5:93 一97 .2. 海洋石油工程設(shè)計(jì)指南編委會. 海洋石油工程結(jié)構(gòu)、焊接、防腐加工設(shè)計(jì). 北京:石油工業(yè)出版社,2007.9Process optimization of 10,000-ton Level Offshore Platform ConstructionSHI Liang, SHI Shouyi, LIU Chuanhui(Offshore Oil Engineering Co., Ltd, Tianjin 300461, China)Abstract With the application of ocean p

11、latform float over installation technology, offshore platforms gradually to large-scale development. At present, the Bohai Oilfield, the East China Sea oil field, the South China Sea oil platforms have appeared 10,000-ton level offshore platform. The platform were completed over the course of a year. According to the analysis of deck precast, structure assembly ,wall installation and other aspects,in order to find a suitable construction  process, shorten the construction period,so