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，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。克服以上限制因素，將預(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：(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布置，倒運(yùn)涂裝困難?；谝陨峡紤]，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誤差，最終導(dǎo)致甲板片立柱定位不準(zhǔn)確。為降低累計誤差，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)對立柱跨距的重點監(jiān)控，在中心定位片上確定測量基準(zhǔn)點，加強(qiáng)焊前組對報檢和焊后尺寸控制，確保滿足組塊建造規(guī)格書要求，采用后插立柱的優(yōu)點在于：（1）降低甲板組裝累計誤差影響，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)以往項目經(jīng)驗的基礎(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，完成項目計劃進(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。通過不斷的實踐、完善，結(jié)合現(xiàn)場實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)計指南編委會. 海洋石油工程結(jié)構(gòu)、焊接、防腐加工設(shè)計. 北京:石油工業(yè)出版社,2007.9Process optimization of 10,000-tonLevel Offshore Platform ConstructionSHI Liang, SHI Shouyi, LIU Chuanhui(Offshore Oil Engineering Co., Ltd, Tianjin 300461, China)Abstract With the application of ocean platfor

11、m 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 werecompletedoverthecourseofayear. According to the analysis of deck precast, structure assembly ,wall installation and other aspects,in order to finda suitable construction process, shorten theconstruction p