包清華

（中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司，北京100176）

趙東油田極淺海平臺(tái)的海上安裝

包清華

（中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司，北京100176）

海上固定平臺(tái)上部組塊常規(guī)的安裝方法有浮吊吊裝安裝和駁船調(diào)載浮托安裝兩種方法，這兩種安裝技術(shù)都比較成熟。但趙東油田海上鉆井平臺(tái)（ODB平臺(tái)）上部組塊重約39 640 kN，而國(guó)內(nèi)最大的浮吊“藍(lán)疆”號(hào)的最大吊裝能力為38 000 kN，所以浮吊吊裝法不可用。并且由于平臺(tái)位于渤海灣灘海區(qū)域，平均海圖水深僅2.4 m，水深極淺，調(diào)載難度極大，無(wú)法采用駁船調(diào)載浮托安裝法。鑒于此，經(jīng)過(guò)綜合考慮，平臺(tái)組塊的海上安裝采用了海上拉索千斤頂提升結(jié)合浮托的安裝方法、插腿式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等特殊技術(shù)，同時(shí)充分利用潮汐的變化，最終成功安裝。文章介紹了拉索千斤頂提升結(jié)合浮托的安裝過(guò)程及該方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

海上鉆井平臺(tái)；安裝；極淺海；拉索千斤頂；提升式浮托安裝

1 工程項(xiàng)目介紹

趙東油田ODB平臺(tái)位于渤海灣灘海區(qū)域，上部組塊最大甲板面積為51 m×43 m，平臺(tái)共5層，從底甲板到頂甲板的高度為17 m，底甲板的海圖高度為13.6 m，8腿結(jié)構(gòu)，每個(gè)腿由一個(gè)內(nèi)插腿和一個(gè)外腿套筒構(gòu)成，內(nèi)插腿除了承載由外腿套筒傳遞的上部組塊重量外，還被用來(lái)輔助安裝上部組塊。平臺(tái)上部組塊總質(zhì)量約3 964 t，由于所在區(qū)域海圖水深只有2.4 m，水深極淺，無(wú)法采用傳統(tǒng)的吊裝安裝法和調(diào)載浮托法進(jìn)行安裝，因此采用了浮托法結(jié)合拉索千斤頂向上提升的方法進(jìn)行安裝，并獲得成功。

2 海上安裝方法選擇確定

對(duì)于海上平臺(tái)上部組塊的安裝，傳統(tǒng)的安裝方法是浮吊吊裝法和調(diào)載浮托法，下面介紹這兩種方法和拉索千斤頂提升式浮托安裝法，并對(duì)這三種方法進(jìn)行對(duì)比?？紤]到操作的實(shí)用性和降低安裝費(fèi)用，最終確定采用拉索千斤頂提升結(jié)合浮托的安裝法對(duì)趙東油田ODB平臺(tái)上部組塊進(jìn)行海上安裝。

2.1 安裝法一：浮吊吊裝法

這種方法是一種傳統(tǒng)的海上安裝法，使用浮吊對(duì)組塊進(jìn)行海上吊裝安裝。由于國(guó)內(nèi)浮吊駁船吊裝能力的限制（國(guó)內(nèi)最大的浮吊“藍(lán)疆”號(hào)的最大吊裝能力為38 000 kN），所以浮吊吊裝法無(wú)法對(duì)重約39 640 kN的ODB組塊進(jìn)行整體吊裝；并且由于水深極淺的限制，大型浮吊也無(wú)法進(jìn)入這種淺水區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，因而浮吊吊裝安裝法不可取。

2.2 安裝法二：對(duì)駁船進(jìn)行壓載的調(diào)載浮托安裝法

如果采用調(diào)載浮托法，那么安裝前，組塊在駁船甲板上的高度必須位于最終在位的水平位置之上，因此組塊相對(duì)于駁船甲板必須以一個(gè)比較高的位置進(jìn)行裝船，并以較高的位置運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場(chǎng)，之后利用駁船壓載降低組塊高度，通過(guò)樁腿上的阻尼裝置使組塊腿與樁進(jìn)行對(duì)接，而后對(duì)駁船再進(jìn)行壓載，直到駁船可以從組塊下撤出為止。隨后將4個(gè)角點(diǎn)的腿與樁（內(nèi)插腿）焊接，再用液壓千斤頂對(duì)中間4條腿頂升，以確保每條腿所受荷載的均衡合理分布，最后將中間4條腿焊上。

可以看出，這種方法的一個(gè)顯著特點(diǎn)是組塊在駁船上運(yùn)輸時(shí)的高度較高，同時(shí)由于整個(gè)組塊腿需要附著在組塊下面，并且在就位前組塊腿的高度要位于導(dǎo)管架腿頂部之上，為滿足海上安裝要求，海上運(yùn)輸時(shí)組塊高度必須高于最終在位狀態(tài)的組塊高度，因此組塊在海上運(yùn)輸和安裝前在駁船甲板上的高度較高，重心也很高，然而由于趙東油田所處區(qū)域水深極淺，運(yùn)輸時(shí)駁船吃水較淺，運(yùn)輸穩(wěn)性較低，再加上組塊在駁船上的位置較高，因此運(yùn)輸穩(wěn)性就更低了，無(wú)法滿足運(yùn)輸要求；并且由于重心位置較高，也無(wú)法滿足安裝時(shí)的穩(wěn)性要求。這種方法的另一個(gè)顯著特點(diǎn)就是安裝時(shí)駁船要有大幅度的壓載深度，以滿足組塊下降實(shí)現(xiàn)組塊腿與樁腿的對(duì)接安裝，然而趙東油田海圖水深極淺，僅為2.4 m，無(wú)法滿足駁船壓載深度的需要。所以采用駁船壓載浮托安裝法對(duì)于趙東油田ODB組塊的安裝是不可取的。

2.3 安裝法三：拉索千斤頂提升結(jié)合浮托安裝法

這種方法的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是組塊在海上運(yùn)輸時(shí)的高度較低，海上安裝時(shí)使用拉索千斤頂裝置系統(tǒng)，采用提升方式將組塊提升到位后實(shí)現(xiàn)組塊腿與樁的對(duì)接安裝。

安裝前組塊內(nèi)插腿并不需要保持整個(gè)長(zhǎng)度在組塊下面，而是縮進(jìn)組塊里，這樣由于組塊內(nèi)插腿在組塊下面裸露的長(zhǎng)度減少，使組塊可以更進(jìn)一步保持一個(gè)較低的水平位置進(jìn)行建造、裝船，從而具有較高的運(yùn)輸穩(wěn)性；另外還可以使用一種比較小的駁船進(jìn)行海上運(yùn)輸和安裝，減小運(yùn)輸過(guò)程中的動(dòng)力荷載，并減少裝船和綁扎固定的墊木。

駁船運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)定位在樁的正上方后，采用拉索將縮在組塊里的內(nèi)插腿降低并和樁進(jìn)行對(duì)接焊接，然后通過(guò)置于內(nèi)插腿頂部的拉索千斤頂，將組塊提升實(shí)現(xiàn)組塊荷載從駁船到樁上的轉(zhuǎn)移，在操作過(guò)程中，由于駁船載重的減少，需要對(duì)駁船進(jìn)行持續(xù)注水壓載以保持駁船恒定的吃水。最后為保證駁船順利撤出，需要對(duì)駁船吃水再增加0.5 m，以保證上部組塊與駁船上的支撐框架之間有足夠的間隙，先將組塊4個(gè)角點(diǎn)的腿與內(nèi)插腿焊接上，再用液壓千斤頂將中間4條腿頂升至一定位置，確保每條腿所受荷載的均衡合理分布，最后將中間4條腿焊上。從這種方法的裝船、運(yùn)輸、安裝過(guò)程看，該方法對(duì)水深的要求較低，可以實(shí)現(xiàn)淺水情況下的趙東油田ODB組塊的安裝。

3 拉索千斤頂

在組塊裝船前，拉索千斤頂裝置提前被安裝在組塊內(nèi)插腿的延長(zhǎng)段頂部。當(dāng)駁船就位，組塊內(nèi)插腿下降并焊接到樁頂后，將拉索的另一端通過(guò)錨塊錨固在組塊腿強(qiáng)節(jié)點(diǎn)處，通過(guò)拉索千斤頂?shù)睦龑?shí)現(xiàn)組塊從駁船到樁上的提升與轉(zhuǎn)移。

拉索千斤頂?shù)姆植既鐖D1所示，組塊E2、D2內(nèi)插腿延長(zhǎng)段頂部各有兩個(gè)SJ40型號(hào)的拉索千斤頂裝置，每個(gè)裝置的提升能力為6 000 kN；在組塊E5、D5內(nèi)插腿延長(zhǎng)段頂部各有4個(gè)SJ27型號(hào)的拉索千斤頂裝置，每個(gè)裝置的提升能力為4 100 kN。

圖1 拉索千斤頂布置示意

4 拉索千斤頂結(jié)合海上浮托的安裝過(guò)程

圖2～6示意了趙東油田ODB組塊的安裝過(guò)程，具體安裝步驟如下：

步驟1：趁潮汐高潮來(lái)臨時(shí)，載著平臺(tái)組塊的駁船駛向樁群。

步驟2：拋錨系泊就位，拆除綁扎固定構(gòu)件，利用駁船上的卷?yè)P(yáng)機(jī)及絞錨將駁船緩緩移至樁群中間，使平臺(tái)組塊腿與樁對(duì)準(zhǔn)。

步驟3：將平臺(tái)組塊外側(cè)的4個(gè)內(nèi)插腿降低，安裝在樁上。

步驟4：將平臺(tái)組塊外側(cè)的4個(gè)腿上的拉索千斤頂?shù)睦黝A(yù)緊，并提升至設(shè)計(jì)安裝高度，這時(shí)將駁船撤出樁群。對(duì)平臺(tái)進(jìn)行調(diào)平；安裝焊接平臺(tái)組塊外腿與內(nèi)插腿之間的楔板，再進(jìn)行內(nèi)插腿與樁之間的焊接。

步驟5：將中間4個(gè)內(nèi)插腿通過(guò)拉力器降低并安裝在樁上，通過(guò)平臺(tái)組塊底甲板中間4個(gè)外腿上的千斤頂將組塊頂升，從而使得平臺(tái)組塊重量由原來(lái)4條外側(cè)腿承重轉(zhuǎn)變?yōu)?條腿較為均勻的承重。將中間4條腿的外腿與內(nèi)插腿用楔塊安裝并焊接，再將內(nèi)插腿與樁焊接。

圖2 安裝步驟1：駁船趁高潮駛向樁群

圖3 安裝步驟2：駁船錨泊緩緩就位

圖4 安裝步驟3：外側(cè)的內(nèi)插腿下降并安裝

圖5 安裝步驟4：外側(cè)的4條腿通過(guò)拉索千斤頂向上提升安裝

圖6 安裝步驟5：駁船撤出后中間4條腿下降并安裝

5 提升式浮托安裝法的優(yōu)缺點(diǎn)

趙東油田項(xiàng)目ODB平臺(tái)根據(jù)具體情況采用了拉索千斤頂裝置提升并結(jié)合浮托的安裝方法，對(duì)ODB組塊進(jìn)行了成功安裝，此方法對(duì)于淺水安裝有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 與傳統(tǒng)的調(diào)載浮托法比較，拉索千斤頂裝置提升式浮托安裝法不再需要阻尼裝置系統(tǒng)和調(diào)平系統(tǒng)，可以減少這些方面的費(fèi)用。

（2） 安裝時(shí)只需進(jìn)行很少的壓載甚至不需要壓載，這就意味著可以用小的駁船在淺水中進(jìn)行運(yùn)輸和安裝，可以滿足極淺水深的工況。

（3） 采用拉索千斤頂裝置的提升式浮托法與傳統(tǒng)的調(diào)載浮托法相比，不需要大型的裝船支撐框架來(lái)抬高組塊高度，并且在海上運(yùn)輸過(guò)程中組塊的位置較低，因而裝船、運(yùn)輸和安裝時(shí)駁船的穩(wěn)性高。

（4） 由于組塊在駁船上的位置低，所以運(yùn)輸安裝過(guò)程中的慣性動(dòng)荷載也小得多，進(jìn)而減少了墊木用量和綁扎固定的鋼材量。

（5） 采用拉索千斤頂裝置的提升式浮托法，組塊處于較低位置更容易實(shí)現(xiàn)定位。

（6） 在對(duì)接安裝過(guò)程中，降低內(nèi)插腿同樁對(duì)接，由于內(nèi)插腿質(zhì)量約25 t，重量輕，只需進(jìn)行很少的壓載甚至不需要壓載，減少了壓載系統(tǒng)的費(fèi)用，同時(shí)也減少了對(duì)海床挖掘的要求。

（7） 由于內(nèi)插腿只有25 t，內(nèi)插腿和樁對(duì)接安裝時(shí)，用液壓升降系統(tǒng)來(lái)降低內(nèi)插腿可以很好地控制由樁產(chǎn)生的垂向方面的沖擊，因此對(duì)橡膠墊等緩沖裝置沒(méi)有要求；并且在水平方向上產(chǎn)生的沖擊也很小，因而對(duì)定位時(shí)的系泊系統(tǒng)和駁船防撞裝置的要求也大大降低。

（8） 不需要采用大型的裝船支撐框架，采用小的裝船支撐框架可以減少建造時(shí)組塊千斤頂?shù)臄?shù)量。

此方法由于其自身安裝的特點(diǎn)，存在著以下方面的缺點(diǎn)：

（1） 需要設(shè)計(jì)內(nèi)插腿，使得結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，并增加了這方面的費(fèi)用。

（2） 對(duì)潮汐的依賴性較高，平臺(tái)在漲潮達(dá)到安裝要求時(shí)才能進(jìn)入樁群安裝，平臺(tái)就位、外側(cè)內(nèi)插腿安裝及拉索預(yù)緊必須在一個(gè)高潮段內(nèi)完成，否則平臺(tái)就得撤出等待下一個(gè)高潮段。

（3） 整個(gè)安裝的操作過(guò)程較為復(fù)雜。

6 結(jié)束語(yǔ)

趙東油田項(xiàng)目利用拉索千斤頂向上提升平臺(tái)并結(jié)合海上浮托方式，成功地安裝ODB平臺(tái)，這種方法有效地解決了淺海平臺(tái)因水淺而無(wú)法整體吊裝安裝和調(diào)載浮托安裝的難題，施工安裝的費(fèi)用也較低，同類工程安裝時(shí)可以借鑒該方法。

Abstract:Typical offshore installation of fixed platform topside includes two types of fully-fledged methods:lifting installation and floatover installation with barge ballast.The topside weight of the drilling platform ODB in Zhaodong Oilfield is about 39 640 kN,but Lanjiang,the biggest derrick barge in China,has only the lifting capacity of 38 000 kN,accordingly lifting method is not suitable for ODB topside installation.Moreover,the platform is located in extremely shallow water area in Bohai Bay and the mean water depth is only 2.4 m at the platform site.The water depth is so shallow that floatover installation with ballast can’t be used.Therefore,floatover installation method with strand jack uplift is adopted,meanwhile the inserted leg type structure and favourable flood tide time are also utilized.Finally ODB topside is successfully installed.The installation course using floatover method with strand jack uplift is described,and the advantages and disadvantages as well.

Key words:offshore drilling platform;installation;extreme shallow water;strand jack;floatover installation with uplift

（29）Offshore Installation of Extremely Shallow Water Platform in Zhaodong Oilfield

BAO Qing-hua（China National Petroleum Offshore Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100176，China）

TE951

B

1001－2206（2010）05－0029－03

包清華（1973-），男，重慶人，工程師，1998年畢業(yè)于天津大學(xué)，現(xiàn)從事海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究工作。

2010-02-20