郭 慶，宋青武，劉吉林，李廣帥，孟 陽

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

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已有海洋平臺附近新平臺安裝的施工特殊性

郭 慶，宋青武，劉吉林，李廣帥，孟 陽

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

針對海上油氣田已有平臺附近新建平臺逐漸增多的情況，通過總結(jié)某項目的工程實踐，分析已有老平臺安裝項目與常規(guī)項目的不同之處，包括預(yù)調(diào)查的時間和內(nèi)容、平臺就位方式、主作業(yè)船拋錨就位方案、安裝誤差要求及棧橋精就位等，認(rèn)為在已有海洋平臺附近安裝新平臺施工工藝存在特殊性，在進行設(shè)計和施工時需重點關(guān)注。

新老平臺；預(yù)調(diào)查；拋錨就位；安裝誤差；棧橋精就位

隨著海上油氣勘探技術(shù)的不斷提高，部分海上油氣田新發(fā)現(xiàn)有大的油氣儲量，原有的平臺能力無法滿足油氣田整體開發(fā)升級的需要，或者根據(jù)油氣田滾動開發(fā)的方案，需要在原有老平臺附近新建平臺，以增加井口數(shù)量，提高油氣田整體生產(chǎn)處理能力。

新老平臺通過棧橋連接，實現(xiàn)油氣田整體升級的需要。由于新老平臺距離較近，通常相距5～30 m，與常規(guī)海上平臺安裝相比，已有海洋平臺附近安裝新平臺施工工藝存在諸多限制。為此，通過某項目的實踐，就分析已有海洋平臺附近安裝新平臺施工工藝的特殊性。

該項目平臺設(shè)計水深86.9 m，1999年建成投產(chǎn)，2010年該油田油氣鉆探過程中取得重大油氣發(fā)現(xiàn)，初步探明該區(qū)域新增天然氣儲量超過50億m3，新增原油儲量130萬t以上，新增凝析油儲量80萬t以上。為了使得老平臺能滿足鉆機升級的要求，新建1座4腿導(dǎo)管架輔助平臺，通過一座30 m的雙層棧橋相連，上層用作鉆井管子中轉(zhuǎn)或者物資轉(zhuǎn)移，下層走人及布置管線，一端固定一端滑動。新老平臺示意見圖1。

圖1 某項目新老平臺示意

1 海上施工工藝的特殊性

1.1 預(yù)調(diào)查的時間和內(nèi)容

海底地貌預(yù)調(diào)查一般分2個階段進行，調(diào)查范圍一般為100 m×100 m。

第一階段。施工前90 d進行海深測量和旁側(cè)聲納測量。

第二階段。施工前1-2 d進行ROV調(diào)查?，F(xiàn)場施工時要考慮初始調(diào)查階段與導(dǎo)管架就位時間差，間隔時間過長要考慮海底沙波移動對導(dǎo)管架就位的影響。在海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中利用ROV開展高精度海底取樣及其環(huán)境調(diào)查方面具有其他調(diào)查設(shè)備無法比擬的優(yōu)越性，ROV具有功能多、綜合作業(yè)能力強、安全可靠和實時遙控等優(yōu)點[1]。

對于已有老平臺項目而言，第一階段預(yù)調(diào)查[2]應(yīng)盡量提前，核實基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中各項數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，作為設(shè)計施工的依據(jù)，為后續(xù)棧橋精準(zhǔn)就位打下基礎(chǔ)，建議調(diào)查時間在施工前6～12個月，必要時可在施工前90 d再次進行二次調(diào)查工作，確保數(shù)據(jù)無誤。調(diào)查內(nèi)容除了水深、地貌調(diào)查外，還需要著重對老平臺位置、導(dǎo)管架及組塊各層甲板標(biāo)高情況進行測量，以便核實設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，作為新平臺精就位和棧橋精就位的重要依據(jù)。

該項目于2014年9月15～19日對場址海床進行預(yù)調(diào)查，并對老平臺位置及標(biāo)高進行測量，結(jié)果見圖2、3。

圖2 實測老平臺方位角

圖3 實測老平臺導(dǎo)管架基準(zhǔn)點(A1樁腿東側(cè)橫梁上表面)標(biāo)高示意

此外，還應(yīng)對老平臺附近已鋪設(shè)海管海纜情況進行核實確認(rèn)，作為編制主作業(yè)船拋錨就位方案的依據(jù)。需要注意的是，在進行該項目預(yù)調(diào)查過程中，通過對淺地層剖面圖中地層內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)特征和內(nèi)部的次一級反射界面變化的判斷，調(diào)查結(jié)果顯示場址表面為粉質(zhì)粘土，但實際海上施工過程中該區(qū)域存在老平臺鉆井或其他原因遺留的水泥漿，與粉質(zhì)粘土密度相似，但不利于導(dǎo)管架坐底就位?；诖?，在后續(xù)類似項目地貌預(yù)調(diào)查中可進行取樣分析或采取其他探測方式，盡可能探明場址表面的組成物質(zhì)，為后續(xù)導(dǎo)管架安裝設(shè)計和施工提供準(zhǔn)確參考。

1.2 平臺就位方式

對于常規(guī)項目而言，平臺就位坐標(biāo)按照ODP和基本設(shè)計給定的坐標(biāo)就位即可，而對于已有老平臺項目來說，按此方法進行新平臺就位存在數(shù)據(jù)偏差的風(fēng)險，使得新老平臺安裝完成后無法按照設(shè)計要求進行棧橋的安裝。因此對于這類項目來說，往往采取相對就位的方式，即根據(jù)預(yù)調(diào)查實測的老平臺坐標(biāo)和方位角，按照新老平臺的相對位置關(guān)系(設(shè)計圖紙)，推算新平臺海上安裝的實際就位位置，并按此位置進行平臺海上安裝工作。

預(yù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，按照實測的老平臺坐標(biāo)和方位角以及新老平臺的相對位置關(guān)系，推算得出的新平臺導(dǎo)管架就位位置(幾何中心)平臺北方向為352.7°，而設(shè)計的導(dǎo)管架幾何中心位置平臺北方向為0°，且設(shè)計的導(dǎo)管架位置與推算出的導(dǎo)管架位置偏差8.48 m，見圖4。

圖4 新老平臺相對位置關(guān)系

在該項目預(yù)調(diào)查過程中及時發(fā)現(xiàn)該問題，協(xié)調(diào)甲方、設(shè)計方共同確定按照實測數(shù)據(jù)推算的坐標(biāo)進行新平臺就位，使得新平臺最終順利就位、棧橋順利按安裝。

1.3 主作業(yè)船拋錨就位

由于海洋環(huán)境惡劣, 船舶與海上工程結(jié)構(gòu)物的碰撞事故時有發(fā)生[3]，因此在進行主作業(yè)船拋錨就位設(shè)計時，尤其要做好對已有設(shè)施的避讓保護，避免出現(xiàn)溜錨等事故發(fā)生。

在該項目老平臺南側(cè)存在1條海管、西側(cè)存在2條登陸管線、北側(cè)存在2條油水管線及1條海底電纜；新平臺側(cè)存在1條新鋪設(shè)海管，見圖5。

圖5 老平臺附近海管海纜路由情況

基于此，安裝設(shè)計編制了相應(yīng)的主作業(yè)船拋錨就位(見圖6)方案，見圖6，其中有7根錨纜跨越海底已存在管線，根據(jù)懸鏈線計算結(jié)果，拋錨錨纜1 100～1 600 m，需要在2#、7#、8#錨纜上掛5 t以上浮力的浮筒，掛浮筒后錨纜與海底管線的安全距離均大于規(guī)范要求的5 m。

圖6 主作業(yè)船拋錨就位圖

1.4 導(dǎo)管架注水扶正及安裝誤差要求

目前國內(nèi)海洋工程工程公司在進行設(shè)計時，對于鄰近是否有平臺的導(dǎo)管架安裝精度有不同的要求[4]，對于常規(guī)項目而言，要求導(dǎo)管架中心的安裝誤差在3 m以內(nèi)，方位角偏差在2.5°以內(nèi)范圍，而對于新建平臺鄰近存在已建平臺時，要求導(dǎo)管架中心的安裝誤差在0.5 m以內(nèi)，方位角偏差在2.5°以內(nèi)，主要是考慮考慮到平臺就位后要進行棧橋安裝，如果就位誤差過大，會影響到棧橋精準(zhǔn)就位及后續(xù)棧橋管線施工等工作。

1.5 棧橋精就位

棧橋一般采用空間框架鋼結(jié)構(gòu)，也有少數(shù)采用平面框架鋼結(jié)構(gòu)[5]。對于已有老平臺附近安裝新平臺來說，棧橋精就位是施工的重點和難點。

棧橋精就位主要表現(xiàn)在棧橋?qū)挾确较?、長度方向以及高程控制等。該項目設(shè)計過程中對棧橋就位精度及影響評估結(jié)果如下。

棧橋?qū)挾确较颍簵蚧瑒佣藫鯄K在棧橋安裝后海上安裝，現(xiàn)場施工時，可以對擋塊角度進行微調(diào)，盡量使擋塊平行于棧橋長度方向。

棧橋長度方向。如果導(dǎo)管架實際就位位置遠離老平臺，實際距離大于設(shè)計距離0.5 m范圍以內(nèi)，棧橋強度滿足要求；如果導(dǎo)管架實際就位位置靠近老平臺，實際距離小于設(shè)計距離0.05 m范圍以內(nèi)，棧橋結(jié)構(gòu)無需改動；實際距離小于設(shè)計距離0.05～0.50 m之間時，需要切除棧橋滑動端最外側(cè)里面斜撐及棧橋底層進入安全通道(考慮棧橋操作工況的位移)的結(jié)構(gòu)。

高程控制方向。根據(jù)組塊安裝規(guī)格書，要求組塊各層平臺標(biāo)高誤差在75 mm以內(nèi)，考慮目前老平臺甲板實際測量標(biāo)高高于設(shè)計標(biāo)高，建議盡量使新平臺安裝標(biāo)高在正誤差范圍內(nèi)。如果高差不滿足要求，則需要采取增加墊墩或樓梯踏步等方式以保證棧橋水平度。

對于棧橋配管專業(yè)來說，平臺間在風(fēng)、波浪、船舶靠泊等荷載作用下會發(fā)生相對運動，通過棧橋的管道會承受平臺間相對運動產(chǎn)生的位移荷載，管道應(yīng)力水平是否滿足規(guī)范要求在應(yīng)力分析中需要重點考慮[6]，對于新老平臺連接棧橋尤其如此。在進行棧橋設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)新老平臺設(shè)計數(shù)據(jù)進行棧橋管線布置，并進行整體應(yīng)力分析，作為棧橋管線施工的依據(jù)，而當(dāng)新平臺安裝完成后，安裝誤差可能會影響管線布置和應(yīng)力分布，需要根據(jù)最終的實測結(jié)果重新校核棧橋整體應(yīng)力，按照校核結(jié)果重新布置管線并修改相關(guān)圖紙，現(xiàn)場進行修改。

對于棧橋電儀專業(yè)來說，老平臺與棧橋托架連接處應(yīng)待棧橋安裝后根據(jù)實際位置連接，屆時如果老平臺托架穿出甲板的位置已經(jīng)確定，根據(jù)相應(yīng)情況措施如下：當(dāng)棧橋誤差為遠離老平臺時，只需要根據(jù)實際情況連接即可，僅是實際托架用量較圖紙理論量稍偏大；當(dāng)棧橋誤差為靠近老平臺時，可以切斷多出來的托架，按照原設(shè)計進行連接即可。

1.6 平臺安裝全過程全站儀監(jiān)控

對于已有老平臺附近新安裝新平臺來說，導(dǎo)管架、組塊以及棧橋安裝全過程中均可以在老平臺甲板上布置全站儀進行監(jiān)控，可以在一定程度上提高安裝精度，減少誤差，因此對于此類項目應(yīng)充分利用好全站儀監(jiān)測作用。

2 水深差異導(dǎo)致的影響及應(yīng)對措施

對于已有老平臺附近新安裝新平臺項目來說，如果設(shè)計水深與實際水深差異較大的話，勢必會導(dǎo)致新老平臺甲板標(biāo)高不一致，棧橋高低不平，且對棧橋管線影響較大，需要重新進行應(yīng)力分析，現(xiàn)場修改工作量巨大。因此，對于這類項目，尤其需要關(guān)注水深差異給設(shè)計和施工帶來的影響，提前規(guī)劃應(yīng)對措施，防患于未然。因此，在進行平臺設(shè)計施工前，務(wù)必經(jīng)有資質(zhì)的單位對導(dǎo)管架設(shè)計位置進行復(fù)測，并對其水深作調(diào)查，再制作詳細報告。報告中實測數(shù)據(jù)如與設(shè)計數(shù)據(jù)有明顯差異，應(yīng)及時與相關(guān)單位溝通。

結(jié)合已實施的項目，導(dǎo)管架和組塊設(shè)計水深均采用前期現(xiàn)場調(diào)查報告的86.9 m進行設(shè)計工作，第一階段預(yù)調(diào)查實測水深為88.6 m，考慮到測量誤差和取值標(biāo)準(zhǔn)等多方面的影響因素，屆時新平臺安裝可能會存在最大1.7 m的偏差，從而導(dǎo)致新平臺甲板標(biāo)高低于老平臺最大1.7 m，棧橋無法正常安裝。發(fā)現(xiàn)問題時，項目已運行至一定階段，導(dǎo)管架建造工作已基本完成，組塊也正在進行總裝工作，修改設(shè)計從時間上已無法滿足整體項目工期要求，為此，制定以下應(yīng)對措施。

1)在導(dǎo)管架水平度調(diào)整過程中予以修正，采用調(diào)平器或?qū)Ч芗芊稣骶哌M行調(diào)平。水下導(dǎo)管架調(diào)平器是海洋石油平臺導(dǎo)管架安裝調(diào)平專用機具，主要功能是調(diào)節(jié)導(dǎo)管架樁腳的高度，以實現(xiàn)工程要求的平臺水平精度[7]。

2)充分利用導(dǎo)管架頂端的可調(diào)整量及取消老平臺側(cè)墊墩來解決，此預(yù)案由于取消老平臺側(cè)墊墩，原設(shè)計管線的接口位置需要重新調(diào)整，棧橋管線需要重新做整體應(yīng)力校核并根據(jù)校核結(jié)果對管線重新進行布置修改。

3)采取增加過渡段的方式來解決標(biāo)高不一致問題，需要足夠的工期來進行過渡段設(shè)計、預(yù)制和運輸工作。過渡段是連接傾斜導(dǎo)管架鋼樁與組塊豎直立柱的過渡性結(jié)構(gòu)部件。過渡段底部與鋼樁聯(lián)接，其底部傾斜部分與鋼樁斜率相同，上部豎直部分與組塊立柱聯(lián)接。過渡段及組塊均設(shè)有插尖，插尖在海上安裝時起找正、對中作用[8]。

4)以上方案如均不可行，可通過在新平臺側(cè)增加墊墩或樓梯踏步等方式確保新老平臺標(biāo)高一致，以滿足棧橋安裝就位要求。

上述方案均會對新老平臺棧橋各專業(yè)產(chǎn)生影響，尤其是配管專業(yè)，具體實施時需要做好核算工作。雖做好了上述幾套預(yù)案，但實際施工過程中導(dǎo)管架打完樁后經(jīng)測量，水平度相差680 mm，通過現(xiàn)場使用扶正索具進行導(dǎo)管架調(diào)平以及利用導(dǎo)管架頂端余量后，最終保證了導(dǎo)管架就位位置在設(shè)計誤差范圍之內(nèi)，導(dǎo)管架標(biāo)高滿足設(shè)計要求，無需增加過渡段或墊墩，避免了更大修改工作量。

3 注意事項

1)盡可能提前進行現(xiàn)場預(yù)調(diào)查工作，核實設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如差異較大，需進行二次調(diào)查，確保設(shè)計輸入無誤，尤其是實際水深與設(shè)計水深差異核實。

2)根據(jù)預(yù)調(diào)查確定的老平臺實際坐標(biāo)，采用相對就位的方式進行新平臺安裝工作。

3)根據(jù)預(yù)調(diào)查過程中實際水深與設(shè)計水深差異核實結(jié)果，確定是否需要提前準(zhǔn)備導(dǎo)管架水深變化導(dǎo)致的應(yīng)急預(yù)案，如確需準(zhǔn)備，則提前做好相關(guān)工作，如過渡段的設(shè)計和制造。

4)做好新老平臺附件區(qū)域土壤分析工作，尤其關(guān)注因鉆井或其他原因?qū)е碌乃酀{。

5)充分利用老平臺優(yōu)勢，海上安裝全過程中采用全站儀進行監(jiān)測，包括導(dǎo)管架注入扶正、插打鋼樁、調(diào)平以及組塊吊裝、棧橋安裝等。

6)采用過渡段形式解決水深差異時，需重點關(guān)注過渡段與導(dǎo)管架樁腿以及組塊立柱的焊接工藝，必須嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的焊接工藝進行平臺腿與樁管的焊接，采取必要的擋風(fēng)、預(yù)熱和保溫措施，確保焊接質(zhì)量[9]。

7)新平臺安裝應(yīng)與老平臺生產(chǎn)協(xié)調(diào)好時間安排，為降低新平臺安裝過程中施工風(fēng)險，建議在老平臺檢修停產(chǎn)期間進行新平臺安裝工作。

8)考慮到新平臺安裝風(fēng)險，平臺安裝應(yīng)在好的氣候窗條件下進行。如根據(jù)東海海域海洋環(huán)境調(diào)查資料，將該區(qū)域的臺風(fēng)期定位7～10月份4個月，海上運輸和安裝的氣候窗為3～5月份3個月[10]。實際項目實施時，需提前做好近年來現(xiàn)場天氣統(tǒng)計分析及近中遠期預(yù)報工作，根據(jù)天氣預(yù)測合理安排安裝工作。

[1] 盛堰,譚鷹,陳宗恒,等.ROV在我國海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用[J].海洋地質(zhì)前沿,2013,29(11):67-71.

[2] 徐愛民，紀(jì)延濤，陳志堂,等.淺談鋼質(zhì)樁基式導(dǎo)管架海上安裝及注意事項[J].中國海洋平臺，2006,21(6):40-45.

[3] 龔順風(fēng)，金偉良.海上固定式平臺受損構(gòu)件的維修與評估[J].中國海洋平臺,2001,16(2):37-41.

[4] 包清華,馮珩.海上平臺導(dǎo)管架扶正安裝設(shè)計分析[J].船海工程,2010,39(5):222-225.

[5] 劉戈，宋克新.海洋平臺棧橋動力分析[J].海洋技術(shù)，2009(2):84-87.

[6] 張海成，劉敏.海洋平臺棧橋管道應(yīng)力分析的模擬方法[J].中國造船，2011,52(增刊1):200-204.

[7] 侯金林.導(dǎo)管架調(diào)平與灌漿系統(tǒng)[J].中國海上油氣(工程)，2000，12(4)：20-22.

[8] 柳宇棟，杜文博.海上導(dǎo)管架過渡段安裝定位方法淺談[J].硅谷，2013(7):175-175.

[9] 臧全齋.大型固定式平臺整體化建造技術(shù)[J].石油工程建設(shè),2003,29(2):13-17.

[10] 侯金林.導(dǎo)管架和平臺上部結(jié)構(gòu)的特點[J].中國海上油氣(工程),1999,11(增刊1):12-17.

Specificity for Platform Installation nearby the Existing Platform

GUO Qing, SONG Qing-wu, LIU Ji-lin, LI Guang-shuai, Meng Yang

(Offshore Oil Engineering Co. Ltd, Tianjin 300451, China)

For the situation of the new platforms are increasing near the existing platforms in offshore oil and gas fields, the project practice is summarized to analyze the special technology of installing new platforms near existing platforms, including the time and contents of preliminary investigation, platform setting in place, floating crane anchored in place, installation error requirements, bridge in place, etc. The authors thought that during design and construction of similar projects, it is necessary to make plan in advance and pay special attention to the specificity different from the conventional projects.

existing and new platform; preliminary investigation; anchored in place; installation error; precise in place for bridge

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.032

2016-01-15

國家科技部“863”計劃項目

郭 慶(1975—)，男，碩士，高級工程師

U674.38

A

1671-7953(2016)05-0126-05

修回日期：2016-02-18

(2012AA09A0208—03)

研究方向:海洋工程專業(yè)和工程項目管理

E-mail:guoqing@mail.cooec.com.cn