王麗勤 李 達 王忠暢 白雪平 孫友義

（中海油研究總院 北京 100028）

一種適用于極淺水域大型組塊浮托安裝的新型導管架型式
——以錦州9－3油田為例

王麗勤 李 達 王忠暢 白雪平 孫友義

（中海油研究總院 北京 100028）

針對我國渤海地區(qū)某些油田區(qū)域水深極淺、大型浮吊無法進入、疏浚又受到環(huán)保限制、具有超大型組塊的導管架平臺很難按照吊裝方案進行設計的問題，以錦州9－3油田為例設計了一種適用于極淺水域大型組塊浮托安裝的新型導管架型式，即大型組塊在2個小導管架間進行浮托作業(yè)。實踐證明，這種新型導管架型式不僅滿足了浮托安裝所需的大跨度通道，而且滿足了大型綜合平臺的支撐強度要求，從而為淺水區(qū)油田提供了一種新的開發(fā)方式。

極淺水域；浮托安裝；新型導管架；結構型式；安裝方案；錦州9－3油田

海上中心處理平臺或多井口鉆井平臺導管架通常都具有超大型組塊，其安裝基本采用大型浮吊吊裝或大型駁船浮托安裝2種方式。位于我國渤海的有些油田，如錦州9－3油田海圖水深只有8.9 m，難以滿足大型浮吊吊裝作業(yè)的水深要求。若將大型組塊分割成多塊后再利用小型浮吊完成吊裝，會增加海上連接調(diào)試等作業(yè)時間，大幅度增加海上施工費用，也影響到油田的投產(chǎn)時間，而且海底疏浚已經(jīng)被越來越嚴格的環(huán)保要求所限制。浮托法作為一種成熟的大型組塊的海上安裝方法［1］，在淺水區(qū)常規(guī)的導管架型式無法適用。

本文以錦州9－3油田綜合調(diào)整項目中CEPD的導管架設計為基礎，打破了渤海浮托平臺的常規(guī)模式，研發(fā)出了一種新型導管架型式，即大型組塊在2個小導管架間進行浮托作業(yè)。實踐證明，這種新型導管架型式不僅滿足了浮托安裝所需的大跨度通道，而且滿足了大型綜合平臺的支撐強度要求，從而為淺水區(qū)油田開發(fā)提供了一種新的方式。

1 渤海地區(qū)常用浮托平臺導管架型式

2005年渤海中部南堡35－2油田首次采用浮托技術，成功開啟了中國海油浮托安裝海上大型組塊的先河［2－4］。隨后在渤中34－1、旅大27－2/32－2、金縣1－1、錦州25－1南、墾利3－2、渤中35－2等油田陸續(xù)成功實現(xiàn)了浮托安裝。

渤海地區(qū)用于浮托安裝的導管架，由于要為船舶留進出通道，通常設計為大槽口型式，槽口下方水平構件高程在海圖水深以下11 m左右，見圖1。這種大槽口型式導管架均采用2排主腿平行建立立片框架，槽口下方建立水平層與連接結構，使得整個導管架形成整體框架。這種布置型式的優(yōu)勢在于：平臺南北向尺度與東西向尺度比較接近，便于設備的擺放；若平臺帶井口區(qū)，可將井口區(qū)設置于南北兩翼，導管架建造完成可先期打井，從而縮短整體工期。目前渤海地區(qū)采用槽口型導管架的油田中海圖水深最淺約16.8 m。

圖1 渤海地區(qū)常規(guī)浮托安裝平臺導管架型式Fig.1 Conventional jacket platform types for float－over installation in Bohai sea

2 適用于錦州9－3油田的新型導管架型式

2.1 油田區(qū)域的特殊性

錦州9－3油田主體區(qū)海圖水深只有8.9 m，油田附近300 m范圍內(nèi)最淺水深只有7.5 m，這樣的水深條件僅夠滿足浮托駁船吃水及安全距離，導管架無法在浮托通道下方設置水平框架，常規(guī)的2排主腿結構無法適用。考慮到下層甲板至泥面僅20 m高程，如果支撐結構采用趙東油田的樁基模式［5］，則單樁太長，無支撐長度較大，結構穩(wěn)定性難以滿足要求。此外，錦州9－3油田是渤海冰情最嚴重的油田，且冰期很長，如果按照常規(guī)浮托平臺將井口置于平臺南北兩側，則隔水套管得不到主腿所包圍框架的保護，容易發(fā)生危險。

2.2 新型導管架型式

考慮到錦州9－3油田區(qū)域的特殊性，本文提出的新型導管架型式為由2個四腿小導管架加吊裝框架組成的結構型式（圖2）：單個導管架具有完整的結構框架，能夠抵御環(huán)境荷載且具有足夠的支撐強度；2個導管架內(nèi)側距離設定為渤海常用浮托駁船的進船通道寬度（為40 m），滿足該地區(qū)駁船的尺寸要求。這種新型導管架也可在泥面高程設置水平層連接，再加以臨時的吊裝輔助框架，使得導管架安裝時避免產(chǎn)生相對位移，保證導管架安裝之后能夠滿足組塊浮托安裝的精度要求［6］。

圖2 錦州9－3油田新型導管架型式在位狀態(tài)Fig.2 Situation of new jacket platform used in JZ 9－3oilfield

對于這種新型導管架，浮托法安裝時除靜力、地震、疲勞等在位分析必須滿足規(guī)范要求之外，還需完成裝船、拖航、吊裝、碰撞等關鍵技術分析（表1），其中導管架的吊裝是需要解決的最大難題。由圖2可見，錦州9－3油田新型導管架在位狀態(tài)為2個相對獨立的四腿導管架，浮托平臺安裝時對導管架的精度要求很高，2個導管架共8個支撐腿柱的高程及相對位置必須在嚴格的控制范圍內(nèi)，以便于組塊與之完整對接。為解決此問題，在設計中采用了輔助吊裝框架（圖3）。該吊裝框架具有以下幾個特點：

表1 錦州9－3油田新型導管架浮托法安裝時的關鍵技術分析Table 1 Key technologys analysis of float－over installation for new jacket platform in JZ 9－3oilfield

圖3 錦州9－3油田新型導管架型式輔助吊裝框架Fig.3 Auxiliary lifting frame for the new jacket platform in JZ 9－3oilfield

1）吊裝過程中能夠將2個導管架連接為整體，達到整體安裝。

2）為滿足淺水區(qū)浮吊吊高能力，吊點設置在水面以下，須配置液壓卡環(huán)。

3）框架構件本身要滿足吊裝計算的規(guī)范要求。

4）保障安裝完成的2個四腿導管架保持在同一水平面，確保浮托安裝時甲板組塊的精確就位。

5）該吊裝框架采用了水下為插尖套筒連接，水上為焊接的連接短樁（STUB），因此安裝及調(diào)平之后能夠較便捷地拆除。

6）吊裝框架設置在主軸外側，既不擠占槽口空間和船舶空間，又方便切割；同時，該框架下端設置為套筒型式，有效避免了水下切割，提高了施工效率，消除了在氣溫較低的月份潛水工作的危險性。

此外，錦州9－3油田新型導管架在設計中還采取了以下技術措施：

1）為保證駁船進退船的空間滿足要求，位于重冰區(qū)的導管架須將通道內(nèi)的抗冰錐體后安裝。

2）靠船件及棧橋等附屬結構布置滿足浮托要求。

3）若采用先期打井，則浮托平臺井口區(qū)的構件須考慮與采油樹的安全避讓問題，盡量將工作甲板放置的設備與甲板置于進船方向的后側。

2.3 新型導管架安裝方案

當新型導管架安裝就位、樁與隔水套管安裝完畢、灌漿強度滿足要求后，首先將吊裝框架的上層水平構件連接切割（圖4），然后將主腿軸南北兩側連接立片框架的4個STUB切割，再將輔助框架從套筒中提出移走；拆除完成后檢測鋼樁工作點標高處的跨距，進行組塊的浮托安裝。

3 應用前景

目前該新型導管架已經(jīng)成功安裝于錦州9－3油田，充分證明了其設計、建造及安裝的可行性。與傳統(tǒng)浮托井口平臺（井口區(qū)置于平臺兩側）相比，該新型導管架將井口區(qū)集中在其中的一個四腿導管架之內(nèi)，對于鉆機平臺而言，容易覆蓋全部井口，不須考慮因井口區(qū)分置于平臺兩側而帶來的超長滑道梁設置問題，目前渤海墾利、蓬萊、曹妃甸等多個項目均考慮采用這種新的開發(fā)方案。該新型導管架以其特殊的結構型式解決了淺水區(qū)大型組塊的浮托問題，也為極淺水域的大型平臺提供了可借鑒的安裝模式，從而為淺水區(qū)油田的開發(fā)提供了一種新的開發(fā)方式，同時為保護海洋生態(tài)環(huán)境做出了貢獻，具有廣闊的應用前景。

圖4 錦州9－3油田新型導管架安裝輔助框架拆除Fig.4 Removing the auxiliary lifting frame for the new jacket platform in JZ 9－3oilfield

［1］范模，易叢，白雪平，等.大型組塊浮托安裝關鍵技術研究及在我國的應用進展［J］.中國海上油氣，2013，25（6）：98－100.

Fan Mo，Yi Cong，Bai Xueping，et al.Research and application of key technologies for float over installation of large topside in China［J］.China Offshore Oil and Gas，2013，25（6）：98－100.

［2］李達，范模，易叢，等，海洋平臺組塊浮托安裝總體設計方法［J］.海洋工程，2011，29（3）：13－22.

Li Da，F(xiàn)an Mo，Yi Cong，et al.General design method on floatover installation of platform’topside［J］.The Ocean Engineering，2011，29（3）：13－22.

［3］HARTELL W D，BEATTIE M S.Integrated，float－over deck design consideration［C］.OTC8119，1996.

［4］SALAMA K S，SURESH P K，GUTIERREZ E C.Deck installation by floatover method in the Arabian gulf［C］.OTC 11026，1999.

［5］包清華.趙東油田極淺海平臺的海上安裝［J］.石油工程建設，2010，36（5）：29－31.

Bao Qinghua.Offshore installation of extremely shallow water platform in Zhaodong oilfield［J］.Petroleum Engineering Construction，2010，36（5）：29－31.

［6］白雪平，李達，范模，等.極淺水海域對大型組塊安裝的影響分析［J］.船舶工程，2014，36（增刊1）：202－205.

Bai Xueping，Li Da，F(xiàn)an Mo，et al.Influence analysis of large topside float－over operation in ultra－shallow sea water［J］.Ship Engineering，2014，36（S1）：202－205.

A new jacket type for float－over installation in ultra－shallow waters：case study of JZ 9－3oilfield

Wang Liqin Li Da Wang Zhongchang Bai Xueping Sun Youyi
（CNOOC Research Institute，Beijing100028，China）

In some oilfield located in ultra－shallow water，jacket platforms with large topsides could not be designed by lifting installation method since the water depth cannot meet the operation condition of large derrick barges，moreover，dredging is limited by the environmental requirements.It means that the configuration of jacket platform could not be designed by general rules.So a new jacket type composed with two small four－leg jackets for float－over installation is designed for JZ 9－3 oilfield.The practice indicates that the new jacket type not only meets the large span demand for float－over installation but also satisfies the structural strength.This study has solved the problem of constructing large platform in the ultra－shallow water for oilfield in Bohai sea.

ultra－shallow water；float－over installation；new type of jacket platform；structure type；installation scheme；JZ9－3 oilfield

TE951

A

2014－04－25改回日期：2014－09－11

（編輯：葉秋敏）

王麗勤，李達，王忠暢，等.一種適用于極淺水域大型組塊浮托安裝的新型導管架型式——以錦州9－3油田為例［J］.中國海上油氣，2015，27（2）：108－111.

Wang Liqin，Li Da，Wang Zhongchang，et al.A new jacket type for float－over installation in ultra－shallow waters：case study of JZ9－3 oilfield［J］.China Offshore Oil and Gas，2015，27（2）：108－111.

1673－1506（2015）02－0108－04

10.11935/j.issn.1673－1506.2015.02.019

王麗勤，女，高級工程師，2006年畢業(yè)于大連理工大學港口海岸與近海工程專業(yè)，獲博士學位，主要從事海洋工程結構研究工作。E－mail：wanglq3＠cnooc.com.cn。