王 斌，孟維超，于 亮，邵亮亮

海洋石油工程股份有限公司，天津 300461

導(dǎo)管架調(diào)平是導(dǎo)管架施工作業(yè)中技術(shù)難度最大、面臨問(wèn)題最多、最具不確定因素的作業(yè)環(huán)節(jié)，也是關(guān)乎導(dǎo)管架施工質(zhì)量的重要部分。當(dāng)遇到導(dǎo)管架需要調(diào)平時(shí)，通常需要臨時(shí)停止施工作業(yè)，并根據(jù)導(dǎo)管架實(shí)際水平度制訂出臨時(shí)的海上調(diào)平方案，從而額外增加海上作業(yè)時(shí)間。因此在導(dǎo)管架施工前若能提前做好導(dǎo)管架預(yù)調(diào)平方案，既能節(jié)省海上施工工期，也能保證導(dǎo)管架施工的質(zhì)量[1]。本文主要對(duì)渤海某油田中心平臺(tái)CEPB導(dǎo)管架調(diào)平設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)比得到導(dǎo)管架調(diào)平的最優(yōu)方案，為其他導(dǎo)管架調(diào)平設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 工程概況

渤海某油田中心平臺(tái)CEPB導(dǎo)管架為8腿浮托導(dǎo)管架，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

2017年12月，在對(duì)該平臺(tái)CEPB導(dǎo)管架就位場(chǎng)址進(jìn)行多波束水深調(diào)查中發(fā)現(xiàn)就位海床位置不平，海床走勢(shì)基本為西低東高，B1-B4軸高差最大達(dá)0.7 m，見(jiàn)圖2。在規(guī)格書中要求導(dǎo)管架任意兩點(diǎn)相對(duì)高差不大于5‰[2-3]。導(dǎo)管架1-4軸間距為41 m，A-B軸間距為40 m，對(duì)角線長(zhǎng)度為57.28 m，因此B1-B4相對(duì)高差應(yīng)≤41 m×5‰=0.205 m，而0.7 m＞0.205 m，因此按照此情況就位后，導(dǎo)管架水平度將超出水平度規(guī)定要求，需要對(duì)導(dǎo)管架進(jìn)行調(diào)平預(yù)處理。

圖1 導(dǎo)管架吊裝結(jié)構(gòu)示意

圖2 導(dǎo)管架就位處海床走勢(shì)

2 導(dǎo)管架調(diào)平預(yù)處理方案

2.1 導(dǎo)管架就位處海床分析

為分析導(dǎo)管架就位處海床地貌情況，將導(dǎo)管架分成A1、A2、A3和B1、B2、B3六個(gè)區(qū)域，其中A1、A3和B1、B3為防沉板區(qū)域，見(jiàn)圖2。各區(qū)內(nèi)的數(shù)值為平均水深，導(dǎo)管架底水平層整個(gè)區(qū)域的平均水深為EL（-）27.74 m。

2.2 導(dǎo)管架調(diào)平預(yù)處理方案

導(dǎo)管架調(diào)平預(yù)處理方案一般為以下兩種[4]：

海床地貌處理方案。即通過(guò)吹泥、拋沙等手段，使海床地貌恢復(fù)平整，使其水平度初步滿足導(dǎo)管架就位要求。對(duì)于導(dǎo)管架預(yù)調(diào)平而言，此方案比較直接有效。

防沉板調(diào)整方案。即通過(guò)修改導(dǎo)管架防沉板的高度，使其能根據(jù)地貌的實(shí)際情況，適應(yīng)此時(shí)海床的高差，從而滿足導(dǎo)管架初就位的要求。

2.2.1 海床地貌處理方案

若采用海床地貌處理方案，通過(guò)計(jì)算需在圖3中紅色區(qū)域內(nèi)擺放水泥沙袋將海床填平。

紅色區(qū)域面積為16 m×26 m，填充水泥沙袋高度為0.4 m。估算水泥沙袋使用量為300 m3。

施工需在潛水支持船上完成?？紤]擺放精度的需求，施工時(shí)將處理區(qū)域面積擴(kuò)大一些，向四周各延展2 m，如圖4所示，在擺放水泥沙袋區(qū)域使用長(zhǎng)、寬均為1 m，高為0.4 m的大包水泥沙袋排列平鋪覆蓋，擺放完成后掃測(cè)水深，根據(jù)掃測(cè)結(jié)果在低洼部位補(bǔ)充擺放散裝沙袋。此方案預(yù)計(jì)工期30 d。

圖3 海床拋沙區(qū)域

圖4 地貌處理區(qū)域

2.2.2 防沉板處理方案

2.2.2.1 防沉板調(diào)整方案

CEPB導(dǎo)管架防沉板原設(shè)計(jì)方案為4整塊防沉板，防沉板中心與導(dǎo)管架標(biāo)高EL（-）28.0m 水平層對(duì)齊，且已在陸地安裝完畢?，F(xiàn)采用調(diào)整防沉板的方案使導(dǎo)管架坐底滿足坐底水平度要求，各個(gè)防沉板區(qū)域的平均水深見(jiàn)圖2，對(duì)防沉板處理方案如下：

（1） 拆除B3區(qū)域平均水深27.3 m處的防沉板的鋪板，使此處防沉板不影響導(dǎo)管架坐底水平度。

（2） B1區(qū)域平均水深為27.95 m，因此在此區(qū)域防沉板下鋪設(shè)H300型鋼及8 mm厚鋼板使其整體加高300 mm，從而使B1區(qū)域與其他防沉板區(qū)域相對(duì)海床深度相近。

（3）將A1區(qū)域防沉板分為A11和A12兩塊，A11平均相對(duì)水深約為27.67 m，A12相對(duì)平均水深為27.88 m。導(dǎo)管架下水就位時(shí)，A11區(qū)域?qū)⒃缬贏12區(qū)域完成坐底，A12區(qū)域?qū)⒉糠謶铱眨蛊洳挥绊憣?dǎo)管架整體水平度，因此A1防沉板區(qū)域不做處理。

處理后，防沉板相對(duì)于海床的總體高差見(jiàn)圖5。

圖5 防沉板處理方案

2.2.2.2 防沉板調(diào)整分析

防沉板設(shè)計(jì)環(huán)境條件為[5]：最大波高為3.05 m，最大波周期為5.50 s；表層流速為0.90 m/s，中層流速為0.80 m/s，底層流速為0.80 m/s。CEPB導(dǎo)管架海底表層土參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 CEPB導(dǎo)管架海底表層土參數(shù)

對(duì)防沉板安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2，從表2可以看出防沉板穩(wěn)性滿足要求。

表2 防沉板穩(wěn)性計(jì)算結(jié)果

另外，因防沉板調(diào)整使導(dǎo)管架重力、重心發(fā)生變化，見(jiàn)表3。

表3 防沉板調(diào)整前后重力、重心 （X、Y、Z）變化

防沉板調(diào)整后，通過(guò)對(duì)索具進(jìn)行微調(diào)，微調(diào)后導(dǎo)管架吊裝索具長(zhǎng)度偏差范圍都在0.25%范圍以內(nèi)，符合規(guī)范要求，不影響導(dǎo)管架起吊索具使用，見(jiàn)表4。

表4 導(dǎo)管架吊裝索具校核

綜上所述，防沉板修改方案滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 方案對(duì)比分析

對(duì)比以上兩種方案，導(dǎo)管架海床地貌處理方案耗時(shí)較長(zhǎng)，且需在不確定因素更多的海上完成，耗時(shí)耗力；而防沉板處理方案可在導(dǎo)管架裝船前在導(dǎo)管架建造期間完成，節(jié)約成本。因此渤海某油田中心平臺(tái)CEPB導(dǎo)管架預(yù)調(diào)平處理方案采用了防沉板處理方案。

3 導(dǎo)管架防沉板調(diào)平方案的實(shí)施

3.1 調(diào)平吊點(diǎn)受力分析

導(dǎo)管架調(diào)平采用吊機(jī)起吊，一般采用單點(diǎn)或雙點(diǎn)調(diào)平，首先校核調(diào)平吊點(diǎn)最大可承受調(diào)平力。單吊點(diǎn)最大允許吊裝載荷19 492.5 kN，吊繩角度為90°；雙吊點(diǎn)最大允許吊裝載荷28 940 kN，吊繩角度為65°。根據(jù)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，調(diào)平力最大可達(dá)到導(dǎo)管架重量的一半，CEPB導(dǎo)管架總重27 321 kN，調(diào)平吊點(diǎn)可滿足此次調(diào)平作業(yè)。

3.2 導(dǎo)管架下水就位后水平度

CEPB導(dǎo)管架下水就位并完成鋼樁安裝后，其水平度情況見(jiàn)表5。

表5 導(dǎo)管架就位后水平度

由表5可知，在經(jīng)過(guò)防沉板處理后，此時(shí)導(dǎo)管架下水后最低點(diǎn)為A1軸，其與B4軸高差為378mm，而理論要求差值按照對(duì)角線計(jì)算為57.28 m×5‰=286 mm，不滿足水平度要求。通過(guò)水平度分析，需要起吊A1軸，進(jìn)行單點(diǎn)調(diào)平，使導(dǎo)管架水平度滿足要求。

3.3 導(dǎo)管架調(diào)平操作步驟[6]

（1）在鋼樁上以5 cm為單位進(jìn)行標(biāo)記，方便操作人員初步判斷水平度調(diào)整情況。

（2）連接預(yù)掛在導(dǎo)管架上的調(diào)平索具。

（3）緩慢起吊導(dǎo)管架A1軸，待調(diào)平力達(dá)到1 962 kN后，每增加500 kN力保持1 min，直到導(dǎo)管架相對(duì)鋼樁開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)。此次作業(yè)最大調(diào)平力達(dá)到9 910 kN，此時(shí)導(dǎo)管架開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，并達(dá)到預(yù)設(shè)刻度，導(dǎo)管架滿足水平度要求。

（4）導(dǎo)管架達(dá)到滿足水平度要求的位置后，吊機(jī)保持勾頭受力，施工人員組對(duì)焊接各腿皇冠板。

（5）完成各導(dǎo)管架樁腿的3塊皇冠板焊接后，放松吊機(jī)，解除鋼絲繩。調(diào)平工作結(jié)束，繼續(xù)進(jìn)行導(dǎo)管架其他作業(yè)。

CEPB導(dǎo)管架最終調(diào)平結(jié)果見(jiàn)表6，此時(shí)A1和B4軸二者之間高差為265 mm，滿足≤286 mm的水平度要求。

表6 導(dǎo)管架調(diào)平結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)一系列預(yù)處理方案及處理方案的實(shí)施，渤海某油田中心平臺(tái)CEPB導(dǎo)管架調(diào)平作業(yè)圓滿完成，保證了導(dǎo)管架的施工質(zhì)量，保障了未來(lái)組塊的安全與穩(wěn)定。此次調(diào)平作業(yè)可為其他同類項(xiàng)目提供參考。