陳再玉, 鐘文軍, 高 華, 王 勇, 黃山田, 姬小東

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)

自升式鉆井平臺(tái)建造下水技術(shù)創(chuàng)新

陳再玉, 鐘文軍, 高 華, 王 勇, 黃山田, 姬小東

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)

自升式鉆井平臺(tái)的建造下水技術(shù)隨著不同的場(chǎng)地資源、不同的吊裝設(shè)備能力、不同的設(shè)計(jì)理念、不同的項(xiàng)目管理文化等將會(huì)有很大的差異，在進(jìn)行傳統(tǒng)導(dǎo)管架、組塊的場(chǎng)地上進(jìn)行鉆井平臺(tái)的建造將會(huì)面臨很多技術(shù)革新，需要對(duì)自升式鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)建造技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，主要包括懸臂梁鉆臺(tái)的稱重技術(shù)、樁腿的建造技術(shù)、下水技術(shù)、懸臂梁負(fù)荷試驗(yàn)技術(shù)等。

自升式鉆井平臺(tái)；建造下水；技術(shù)創(chuàng)新

0 引言

自升式鉆井平臺(tái)在海洋工程中屬于技術(shù)含量高、風(fēng)險(xiǎn)高、投資高的工程裝備，是海上勘探開發(fā)油氣資源的關(guān)鍵工程裝備，因此對(duì)設(shè)計(jì)建造單位的能力要求較高，對(duì)使用在平臺(tái)上的主要設(shè)備和材料要求非常嚴(yán)格。對(duì)制造傳統(tǒng)海上導(dǎo)管架和組塊的企業(yè)來說，如果能夠順利完成四艘鉆井平臺(tái)的制造，將是一次產(chǎn)品升級(jí)的重大變革。但同樣面臨許多技術(shù)問題需要解決，就要尋求適用于海洋石油工程股份有限公司的場(chǎng)地資源、吊機(jī)資源、項(xiàng)目管理文化等特色的自升式鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)建造下水技術(shù)。

1 自升式鉆井平臺(tái)簡介

自升式鉆井平臺(tái)主要由平臺(tái)、樁腿、升降機(jī)構(gòu)及鎖緊裝置組成，平臺(tái)能沿樁腿升降，一般無自航能力。工作時(shí)樁腿下放插入海底，平臺(tái)被升到離開海面的安全工作高度，并對(duì)樁腿進(jìn)行預(yù)壓、鎖緊，以保證平臺(tái)遇到風(fēng)暴時(shí)樁腿不致下陷。完井后平臺(tái)降到海面，拔出樁腿并全部提起，整個(gè)平臺(tái)浮于海面，由拖輪拖到新的井位。

2 自升式鉆井平臺(tái)整體設(shè)計(jì)建造下水技術(shù)創(chuàng)新

2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)化和創(chuàng)新

2.1.1 結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行總體布置技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新

除了升降裝置、部分樁腿材料、凈油機(jī)等設(shè)備材料從國外采購?fù)?，其余設(shè)備、材料全部國產(chǎn)化，因此海工在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段、在F&G公司所做基設(shè)基礎(chǔ)上，結(jié)合業(yè)主的實(shí)際需求、國內(nèi)設(shè)備材料的性能參數(shù)等進(jìn)行總體布局的優(yōu)化，既要滿足平臺(tái)使用空間最大化，也要考慮重量、重心的要求。

2.1.2 先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的海洋工程中，為了減少各專業(yè)的互相干涉、操作空間不夠、管線互相碰撞等問題，在設(shè)計(jì)早期就開始使用PDMS三維軟件進(jìn)行建模，將各專業(yè)的相關(guān)信息輸入模型進(jìn)行干涉、碰撞檢查，同時(shí)做好設(shè)計(jì)規(guī)劃、校驗(yàn)、修改的統(tǒng)籌管理協(xié)調(diào)工作。

2.2 自主完成樁腿的建造技術(shù)

以往船廠在鉆井平臺(tái)的樁腿建造過程中，在陸地只是進(jìn)行部分樁腿的接長，剩余樁腿是在鉆井平臺(tái)下水后，利用大型浮吊或者在船體上制作專用的工裝進(jìn)行接長，導(dǎo)致工作量大，精度不好控制，涉及的費(fèi)用較大。而通過對(duì)樁腿總長度、吊機(jī)的吊裝能力及吊裝高度、場(chǎng)地的承載力等核算后，把樁腿分為四段來制造，可以利用現(xiàn)有的場(chǎng)地資源進(jìn)行陸地接長安裝，同時(shí)對(duì)于船體在陸地的強(qiáng)度、穩(wěn)性也進(jìn)行了校核，滿足要求。

2.3 建造過程中重量控制技術(shù)

采取重量控制措施主要包括：(1)盡量選擇小規(guī)格型材；(2)優(yōu)先選擇輕型材料和設(shè)備；(3)訂貨時(shí)實(shí)行超重一票否決制；(4)設(shè)計(jì)、訂貨階段每月出一版重量控制分析報(bào)告；在施工階段每兩個(gè)月出版一版重量控制報(bào)告；(5)合同對(duì)重量控制要求：輕船重量的增加值為目標(biāo)值的1%以下，建造完工后的輕船重量可通過傾斜試驗(yàn)驗(yàn)證，比最初的目標(biāo)值輕4.5%。

2.4 自主進(jìn)行四艘鉆井平臺(tái)的兩種不同下水技術(shù)

2.4.1 海洋石油921/922鉆井平臺(tái)下水

海洋石油921/922需要在陸地水平滑道建造，采用滑移裝船的方式進(jìn)行裝船，此類結(jié)構(gòu)物滑移裝船在國內(nèi)外并不多見。結(jié)合海油工程豐富的導(dǎo)管架與組塊裝船經(jīng)驗(yàn)，將船型結(jié)構(gòu)物采用滑移裝船方式進(jìn)行裝船。根據(jù)鉆井船船體板薄、剛度小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)專用裝船滑靴，在保證船體變形盡量小的情況下，順利將鉆井船滑移至下水駁船上。利用鉆井船船體距中7 620和距中10 973四道強(qiáng)艙壁，設(shè)計(jì)四道專用連續(xù)滑靴。根據(jù)船體底板薄弱的特點(diǎn)，滑靴不能剛度太大，以保證船體變形時(shí)，滑靴同時(shí)變形，同時(shí)滑靴剛度又不能太小以確保支撐船體。因此滑靴上表面采用硬木，中間采用工字鋼截面，下表面采用硬木，有效保證了裝船的順利實(shí)施。

2.4.2 海洋石油923/924鉆井平臺(tái)下水

海洋石油923/924鉆井平臺(tái)在船塢船體分段合攏之前船塢的塢門沒有施工完成，相關(guān)的設(shè)備調(diào)試及漂浮試驗(yàn)也無法進(jìn)行，因此在船塢注水鉆井船出塢之前必須增加一次船塢注水、排水，以便進(jìn)行塢門的漂浮試驗(yàn)和相關(guān)壓排載設(shè)備的調(diào)試。

為了確保船塢注水和排水時(shí)海洋石油923/924鉆井平臺(tái)的安全，經(jīng)過仔細(xì)論證，對(duì)兩艘鉆井平臺(tái)進(jìn)行不同的壓載調(diào)平，海洋石油924比海洋石油923鉆井平臺(tái)的吃水多0.5 m，以保證兩座鉆井平臺(tái)不是同時(shí)離開塢墩和同時(shí)坐回塢墩。

2.5 船體上進(jìn)行懸臂梁和鉆臺(tái)整體稱重技術(shù)

懸臂梁在井架安裝后，要安裝到平臺(tái)上需要高度為62.8 m吊高能力的吊機(jī)，針對(duì)此問題，對(duì)懸臂梁鉆臺(tái)結(jié)構(gòu)的稱重方案進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在懸臂梁鉆臺(tái)上的所有附件安裝調(diào)試完成后，在主甲板上直接稱重，此方案可以保證稱重狀態(tài)與完工狀態(tài)的結(jié)構(gòu)重量一致，減少工期，極大地縮減了拆裝工作量及調(diào)試工作量。

2.6 懸臂梁負(fù)荷試驗(yàn)技術(shù)

國內(nèi)船廠在以往建造的自升式鉆井平臺(tái)的懸臂梁載荷試驗(yàn)中，普遍采用的方案是：(1)采用配重塊作為鉆臺(tái)立根盒處的試驗(yàn)載荷物；(2)采用鋼板作為懸臂梁管架區(qū)的試驗(yàn)載荷物；(3)采用駁船或拖輪作為提升系統(tǒng)(井架、游車、天車、絞車、頂驅(qū)等)的試驗(yàn)載荷物。由于采用駁船或者拖輪實(shí)施的難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)較大，因此結(jié)合以往船廠的經(jīng)驗(yàn)，基于公司現(xiàn)有資源有效利用的原則，關(guān)于替代駁船或者拖輪的方案考慮以下幾種方案：(1)內(nèi)租賃安裝公司浮筒；(2)外租駁船或拖輪；(3)外租稱重水袋；(4)購買稱重水袋。經(jīng)過對(duì)比分析，如果采用租賃浮筒完成4艘鉆井平臺(tái)的懸臂梁載荷試驗(yàn)，僅浮筒租賃費(fèi)用應(yīng)在400萬元以上，外租水袋完成4艘鉆井平臺(tái)的懸臂梁載荷試驗(yàn)費(fèi)用應(yīng)在200萬元以上，而如果采用購買水袋完成4條船的懸臂梁載荷試驗(yàn)，費(fèi)用在150萬元左右，完成試驗(yàn)后，10余個(gè)稱重水袋和3臺(tái)無線電子稱重儀可作為物資能夠繼續(xù)使用，因此采用買水袋方式進(jìn)行試驗(yàn)。

將自升式鉆井平臺(tái)建造下水創(chuàng)新技術(shù)與常規(guī)做法進(jìn)行對(duì)比分析，具體結(jié)果見表1。

表1 創(chuàng)新技術(shù)與常規(guī)方法對(duì)比表

將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與完工數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，具體結(jié)果見表2。

表2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和建造完工后關(guān)鍵數(shù)據(jù)對(duì)比

3 結(jié)論

通過該項(xiàng)目的順利實(shí)施，形成了海工特種船舶等高端海洋工程設(shè)計(jì)技術(shù)和制造能力，為海工進(jìn)一步承攬深水浮體結(jié)構(gòu)、特種船舶等高端海洋工程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為今后拓展業(yè)務(wù)提供了強(qiáng)有力的保障。

Jack-up Drilling Platform Construction and Launching Technical Innovation

CHEN Zai-yu， ZHONG Wen-jun, GAO Hua, WANG Yong,HUANG Shan-tian, JI Xiao-dong

(Offshore Oil Engineering Corporation, Ltd.，CNOOC，Tianjin 300451， China)

The jack-up drilling platform construction and launching technology along with the different construction location, different hosting equipment ability, the different design idea, the different project management culture will have the very big different. The traditional offshore plaform and jacket will face many technical innovation for the first time construct it. The traditional jack-up drilling platform construction technology should be optimized according to the actual situation including the cantilever and drilling platform weighing technology, the legs construction technology, launching technology, cantilever and drilling platform loading test technology and so on.

jack-up drilling platform; construction and launching; technical innovation

2013-08-28

陳再玉(1971-)，男，高級(jí)工程師。

1001-4500(2014)04-0018-03

P75

A