韓少寧

(海洋石油工程(青島)有限公司，青島 266500)

0 引 言

由于陸地油氣資源有限，海洋油氣資源開(kāi)發(fā)逐漸由淺水向深水領(lǐng)域縱向挺進(jìn)。在這一動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)下，半潛式鉆井平臺(tái)作為深海油氣勘探開(kāi)發(fā)的主流平臺(tái)，已經(jīng)得到非常廣泛的應(yīng)用[1-2]。半潛式平臺(tái)通常是由下浮體、立柱、上模塊組成，應(yīng)用比較廣泛的有雙下浮體加四立柱形式，環(huán)形浮箱下浮體加四立柱形式，相比環(huán)形下浮體，由于內(nèi)部空間增加，能夠給平臺(tái)提供更多的強(qiáng)度和浮力選型使用。以位于南海海域某半潛式平臺(tái)建造為例，該平臺(tái)主體為一座半潛式平臺(tái)，由環(huán)形下浮體、四立柱、上模塊構(gòu)成，總重約為5.3萬(wàn)噸。本文對(duì)該平臺(tái)的建造實(shí)施策略進(jìn)行深入分析，并對(duì)安全、質(zhì)量、技術(shù)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)提出了有效的控制措施。

國(guó)內(nèi)外半潛式平臺(tái)建造對(duì)比，深水半潛式平臺(tái)主要建造方法有多種： 整體吊裝法，如國(guó)內(nèi)來(lái)福士船廠為挪威建造的D90半潛平臺(tái)采用泰山吊合攏；水上整體提升法，如挪威建造的Aker H6e半潛式平臺(tái)，即水上提升合攏；塢內(nèi)整體提升法，如中遠(yuǎn)集團(tuán)建造GM4000，即以提升塔架的方式完成合攏；節(jié)拍式連續(xù)搭載法，如外高橋?yàn)橹袊?guó)海油建造的“海洋石油981”半潛式平臺(tái)；頂升滑移合攏法，如新加坡MMHE公司建造的TLP平臺(tái)采用的陸地滑道液壓滑移模式[3-5]。上述各種建造合攏方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，水上施工風(fēng)險(xiǎn)較大、成本高，塢內(nèi)提升塔架造價(jià)高，不經(jīng)濟(jì)，節(jié)拍連續(xù)搭載不適用本項(xiàng)目，雖然成本低但周期過(guò)長(zhǎng)，液壓滑移頂升世界最高是頂升到41 m，陵水平臺(tái)船體頂甲板高度為59 m，頂升高度大帶來(lái)較大風(fēng)載荷，施工風(fēng)險(xiǎn)性高且液壓設(shè)備租賃費(fèi)用也不低。綜合考慮到各項(xiàng)建造資源，公司經(jīng)研究決定陵水17-2項(xiàng)目建造合攏方案與來(lái)福士船廠合作，采用船體和組塊同時(shí)開(kāi)工建造，各自完工后海運(yùn)到煙臺(tái)場(chǎng)地，以泰山吊合攏的方法完成平臺(tái)建造任務(wù)。

該平臺(tái)不同于其他平臺(tái)建造的特殊之處在于以下幾點(diǎn)：

首先，該半潛式平臺(tái)要求30年不回塢，為此該平臺(tái)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，如圓轉(zhuǎn)方、上下立柱插入段、浮筒角隅多位于特殊區(qū)域，即耐疲勞要求更高。對(duì)于該區(qū)域的結(jié)構(gòu)件，如外板、肋骨、球扁鋼等均不能二次焊接，對(duì)平臺(tái)建造過(guò)程管理提出了更高要求。

然后，該平臺(tái)建造工期尤為緊張，疊加項(xiàng)目建設(shè)高峰期的疫情突如其來(lái)，對(duì)平臺(tái)建造國(guó)內(nèi)外人員和資源投入都產(chǎn)生較大影響，在工期短而又必須按期高質(zhì)量交付的壓力下，對(duì)于安全管理提出了更高的要求。

最后，該平臺(tái)的建造精度要求非常高，由于平臺(tái)尺寸和重量較大，綜合考慮來(lái)福士吊的吊裝資源現(xiàn)狀，對(duì)于平臺(tái)立柱結(jié)構(gòu)外張變形控制要求較為嚴(yán)格，進(jìn)而要求平臺(tái)上下結(jié)構(gòu)精度只有±6 mm，對(duì)于建造精度控制提出了更高的要求。

對(duì)比國(guó)內(nèi)外半潛平臺(tái)建造方法，本文采用了船體組塊同時(shí)建造，即泰山吊合攏的平臺(tái)建造方法。面對(duì)高質(zhì)量、高精度、保工期、保安全的項(xiàng)目管理要求，安全管理在傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)預(yù)防為主的安全管理思路下借鑒使用人員定位技術(shù)手段，減少安全損工影響。在生產(chǎn)設(shè)計(jì)思路上，杜絕了“三邊工程”，以先進(jìn)AM軟件作為設(shè)計(jì)出圖工具，避免以往結(jié)構(gòu)現(xiàn)行，舾裝后上的思路，要求必須多專業(yè)一體化出圖，下圖即能提升殼舾涂分段水平。在平臺(tái)建造關(guān)鍵資源投入上，創(chuàng)新啟用SPMT拖車和精度重載車完成滑道回形段合攏，立柱總段吊裝上創(chuàng)新使用1 600 t履帶吊和3 600 t浮吊大型吊機(jī)，大大提升了總段重量尺寸，減少高空作業(yè)提升總裝速度。在高精度控制上，使用全站儀、激光掃描儀等先進(jìn)測(cè)量設(shè)備，配合一流模擬搭載軟件，再加強(qiáng)過(guò)程合攏測(cè)量和導(dǎo)向設(shè)置，保證平臺(tái)總裝高效率，同時(shí)也要合理規(guī)劃浮吊，充分利用空檔期給其他項(xiàng)目和其他公司提供服務(wù)，以降低本項(xiàng)目成本。通過(guò)上述一系列建造技術(shù)創(chuàng)新手段，提高了項(xiàng)目建造管理時(shí)效，降低了項(xiàng)目管理的成本。

1 平臺(tái)建造實(shí)施的項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)的建立

建造實(shí)施策略首先應(yīng)明確項(xiàng)目管理目標(biāo)為建造交付一座5萬(wàn)噸級(jí)深水半潛式平臺(tái)。進(jìn)而，從建造合同角度出發(fā)，明確將平臺(tái)建造工作內(nèi)容細(xì)分為下浮體建造、上模塊建造、平臺(tái)整體的合攏集成三大部分。平臺(tái)建造項(xiàng)目組織是基于合同界面和工作范圍分析的基礎(chǔ)上，建立起組織架構(gòu)并開(kāi)展人員配置。半潛式平臺(tái)建造是海油工程重點(diǎn)建設(shè)工程項(xiàng)目，平臺(tái)建造順利完工將大大提升海油工程青島場(chǎng)地浮體類工程建造能力，增加青島公司浮體工程建造業(yè)績(jī)，也為浮體工程建造培養(yǎng)一大批項(xiàng)目管理和技術(shù)人才。

項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)職責(zé)與角色定位，青島公司以高標(biāo)準(zhǔn)成立建造項(xiàng)目組，項(xiàng)目采用項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制，項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。建造項(xiàng)目總經(jīng)理全面負(fù)責(zé)建造項(xiàng)目安全、質(zhì)量、成本、進(jìn)度四大目標(biāo)控制，對(duì)項(xiàng)目組成員進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，向公司領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)項(xiàng)目工作。建造項(xiàng)目副總經(jīng)理對(duì)項(xiàng)目日常執(zhí)行管理工作負(fù)責(zé)，向項(xiàng)目總經(jīng)理匯報(bào)項(xiàng)目工作。建造項(xiàng)目總工程師負(fù)責(zé)建造相關(guān)技術(shù)工作，向項(xiàng)目總經(jīng)理匯報(bào)項(xiàng)目工作。建造項(xiàng)目專家顧問(wèn)，由聘請(qǐng)的國(guó)內(nèi)外有豐富深水半潛船舶設(shè)計(jì)及建造管理經(jīng)驗(yàn)的專家擔(dān)當(dāng)，向項(xiàng)目總經(jīng)理提供建造全過(guò)程項(xiàng)目管理建議。在核心項(xiàng)目管理層以下，根據(jù)青島建造場(chǎng)地主要業(yè)務(wù)工作情況，設(shè)置三大項(xiàng)目管理部，選聘建造項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)豐富的項(xiàng)目工程師擔(dān)當(dāng)建造項(xiàng)目經(jīng)理，并由各分項(xiàng)項(xiàng)目經(jīng)理在公司組織框架內(nèi)成立各自項(xiàng)目管理部。項(xiàng)目管理部的管理成員構(gòu)成主要從公司通用管理部門(mén)聘任，項(xiàng)目骨干人員多分屬于項(xiàng)目管理、合同分包、費(fèi)用控制、加工設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理、精度檢測(cè)、安全管理、各作業(yè)部以及綜合管理等各專業(yè)的綜合人才。

圖1 建造項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of organization of construction project

2 平臺(tái)建造實(shí)施的安全分析與控制

半潛式平臺(tái)安全管理應(yīng)以預(yù)防為主，遵照公司安全管理方針，細(xì)化安全管理方案和落實(shí)事前控制。在建造項(xiàng)目實(shí)施中應(yīng)經(jīng)常性地開(kāi)展安全教育與安全培訓(xùn)，全面提高施工人員安全意識(shí)，基層施工人員堅(jiān)定落實(shí)中國(guó)海油“五想五不干”安全原則[6]。半潛式平臺(tái)施工安全管理的特點(diǎn)如下： 日均進(jìn)出平臺(tái)人員多而復(fù)雜，平臺(tái)涉及有限空間交叉作業(yè)多，平臺(tái)建造結(jié)構(gòu)和設(shè)備的高空吊裝多，高空腳手架搭設(shè)拆除作業(yè)多，平臺(tái)多層上下立面施工熱工作業(yè)多，下浮體和上模塊液壓滑移裝船屬于非常規(guī)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，平臺(tái)建造重大風(fēng)險(xiǎn)源分類與安全控制措施如表1所示。

表1 平臺(tái)建造重大風(fēng)險(xiǎn)源分類與安全控制措施Tab.1 Classification and control of major risk sources in platform construction

3 平臺(tái)建造實(shí)施的質(zhì)量分析與控制管理

該平臺(tái)質(zhì)量要求非常高，30年不可拖航回塢維修。項(xiàng)目質(zhì)量管理的目標(biāo)是全過(guò)程質(zhì)量控制和監(jiān)控，提前預(yù)防質(zhì)量問(wèn)題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)建造過(guò)程中質(zhì)量瑕疵并糾偏改正，與業(yè)主方質(zhì)量團(tuán)隊(duì)積極協(xié)作共同達(dá)成高質(zhì)量平臺(tái)建造。對(duì)于半潛式平臺(tái)的整體精度控制，多專業(yè)質(zhì)量控制，涂裝質(zhì)量控制是質(zhì)量管理的重點(diǎn)。在質(zhì)量管理中，可借鑒質(zhì)量分級(jí)管理思路，將質(zhì)量問(wèn)題分門(mén)別類劃分重要程度，并以因果圖等方式展示便于質(zhì)量問(wèn)題跟蹤和處理反饋[7]。

整體精度控制應(yīng)結(jié)合平臺(tái)總體建造方案，下浮體分解成為82個(gè)分段，在青島和煙臺(tái)兩地分開(kāi)預(yù)制，在青島場(chǎng)地總裝，上模塊分為23個(gè)甲板片在青島場(chǎng)地預(yù)制及總裝。精度控制既要考慮平臺(tái)分段多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)余量建造工期短，又要克服2個(gè)建造場(chǎng)地的精度管理、焊接工藝、工人施工操作習(xí)慣不同導(dǎo)致的差異，項(xiàng)目建造精度管理面臨非常大的考驗(yàn)。為此，項(xiàng)目成立了專門(mén)的精度控制小組，建立包括兩地建造施工隊(duì)伍的精度控制責(zé)任矩陣，將零件焊接收縮值和補(bǔ)償值在加工設(shè)計(jì)圖紙巧妙地予以體現(xiàn)，在施工過(guò)程中嚴(yán)密監(jiān)控各個(gè)施工工序精度變化并記錄。同時(shí)，項(xiàng)目組聘請(qǐng)了韓國(guó)精度專家坐鎮(zhèn)，對(duì)于建造關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的精度控制措施以及精度偏差給與有針對(duì)性的意見(jiàn)或放行指令。在平臺(tái)船體總裝搭載關(guān)鍵的精度控制環(huán)節(jié)，精控小組通過(guò)分段精準(zhǔn)測(cè)量和軟件分析，及時(shí)糾偏切除余量，并預(yù)警合攏口變形走勢(shì)，圓滿完成了船體總裝任務(wù)。依托2萬(wàn)噸超大吊機(jī)上模塊大合攏方案配合實(shí)施合攏精度控制[8]。

多專業(yè)質(zhì)量控制，應(yīng)建立關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)釋放流程，由專人組織確保上道工序得到完全的釋放再開(kāi)展下一道工序，建造過(guò)程及完工釋放檢查包括管線預(yù)制釋放、分段釋放檢查、管線吊裝前釋放、艙室完工釋放、平臺(tái)下水前釋放等。對(duì)于管線的查線與試壓，做好各試壓包狀態(tài)統(tǒng)計(jì)梳理制訂試壓計(jì)劃并執(zhí)行。同時(shí)，對(duì)于平臺(tái)設(shè)備防爆檢查尤為重視，重點(diǎn)檢查危險(xiǎn)區(qū)域電氣人員資質(zhì)和監(jiān)督施工。

涂裝質(zhì)量控制，對(duì)于平臺(tái)的PSPC標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)格落實(shí)鋼材預(yù)處理，避免帶銹施工，同時(shí)項(xiàng)目有嚴(yán)格的R2角打磨要求，應(yīng)在零件下料或小組立階段即采用先進(jìn)打磨裝備完成打磨，降低后續(xù)涂裝防腐難度，保證平臺(tái)涂裝質(zhì)量。應(yīng)確保分段沖砂前，多專業(yè)施工完整性避免二次燒焊破壞油漆。有密性試驗(yàn)要求的化學(xué)品艙室焊縫也要做好保護(hù)，預(yù)制階段不要涂漆處理，避免艙室階段二次打磨。對(duì)平臺(tái)涂裝質(zhì)量實(shí)施嚴(yán)格過(guò)程控制，避免平臺(tái)交付后因涂裝質(zhì)量引起的二次施工是項(xiàng)目質(zhì)量管理控制的重點(diǎn)工作。

4 平臺(tái)建造實(shí)施的生產(chǎn)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)方案的控制管理

生產(chǎn)設(shè)計(jì)是平臺(tái)建造的先行階段，生產(chǎn)設(shè)計(jì)的水平高低和專業(yè)完善度對(duì)場(chǎng)地建造的生產(chǎn)成本、人機(jī)投入、工效工期均會(huì)有一定影響。在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段應(yīng)確定平臺(tái)建造工藝流程及重大專項(xiàng)施工方案，通過(guò)使用價(jià)值工程聯(lián)系成本分析計(jì)算模型進(jìn)行成本歸集，考核多專業(yè)舾裝模塊化設(shè)計(jì)水平，前端優(yōu)化設(shè)計(jì)是降本提效的一條便捷路徑[9]。

4.1 良好的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐

船舶建造生產(chǎn)設(shè)計(jì)采用AM建模，項(xiàng)目要求多專業(yè)一體化出圖，在平臺(tái)建造中得到了較好的應(yīng)用，分段殼舾涂程度較高，對(duì)船舶模塊化建造起到了較大幫助。船舶分段吊裝方案分級(jí)管控既滿足了海洋工程對(duì)吊裝的高水平安全要求，也對(duì)青島場(chǎng)地吊裝的順暢實(shí)施起到推波助瀾的作用。全過(guò)程精度控制方案對(duì)各個(gè)工序精度要求分解，通過(guò)精控小組嚴(yán)格執(zhí)行測(cè)量管理，為船舶建造合攏精度控制做好了前期鋪墊。1 600 t履帶吊和3 600 t浮吊的大型資源利用，通過(guò)一份份嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡跹b計(jì)算分析報(bào)告和吊裝控制措施，為每一次大型吊裝保駕護(hù)航。總裝運(yùn)輸及支撐墊墩設(shè)計(jì)，船體和模塊滑移裝船工裝設(shè)計(jì)，浮吊吊排高效倒運(yùn)安裝裝置設(shè)計(jì)，新式建造錨點(diǎn)的設(shè)計(jì)，錨機(jī)底座調(diào)平工藝方案，船體底部總段合攏工藝方案，頂部立柱安裝焊接順序工藝、SCR滑輪安裝工藝、大合攏POST點(diǎn)調(diào)節(jié)控制工藝等一系列建造技術(shù)創(chuàng)新和工藝改進(jìn)為半潛式平臺(tái)多快好省的建造做好了充分的技術(shù)保障。

4.2 有待提高的技術(shù)典型案例分享

拼縫R角拉直修改案例，在建造前期由于生產(chǎn)設(shè)計(jì)單位依據(jù)該公司以往平臺(tái)生產(chǎn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在AM建模中將原詳細(xì)設(shè)計(jì)的自然拼縫R角進(jìn)行了調(diào)直處理，但由于該事件中雙方設(shè)計(jì)單位溝通信息不暢，導(dǎo)致部分已經(jīng)下發(fā)圖紙施工后，詳設(shè)方要求生產(chǎn)設(shè)計(jì)修改回R角，禁止拉直處理。這也一度引發(fā)了兩地施工方零件重新下料修改，已經(jīng)建好的模型重新修改出圖，對(duì)施工和設(shè)計(jì)進(jìn)度都有一定影響，因此設(shè)計(jì)單位間的溝通與澄清非常重要，是平臺(tái)設(shè)計(jì)建造管理的重點(diǎn)。

外板對(duì)接縫間隙大案例，由于船舶分段在青島和煙臺(tái)兩地同時(shí)開(kāi)展建造工作，在焊接工藝方面2個(gè)場(chǎng)地均使用各自常規(guī)工藝，項(xiàng)目建造初期，由于外板拼板按照海油工程傳統(tǒng)的2～6 mm間隙出的焊接工藝方案，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)建模中拼板縫每端留有-2 mm，這樣就造成了外板拼板時(shí)在未開(kāi)動(dòng)時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生了4 mm理論間隙，而實(shí)際生產(chǎn)確實(shí)導(dǎo)致了部分拼板縫大過(guò)焊接變形量，增加焊接作業(yè)并熱調(diào)直處理的結(jié)果。后期通過(guò)升版拼板焊接工藝0～6 mm間隙，并要求生產(chǎn)設(shè)計(jì)方修改AM模型，將所有外板拼板位置改為0間隙，這樣就避免了后續(xù)類似事件發(fā)生。因此，焊接工藝和生產(chǎn)設(shè)計(jì)的相互結(jié)合對(duì)施工建造的影響也是較為突出的，是前期出圖審核中的重要關(guān)注點(diǎn)。

交艙階段補(bǔ)開(kāi)孔洞多案例，在船舶艙室查艙交艙的階段，出現(xiàn)了較多的已施工完艙室增加流水孔透氣孔情況，既增加施工工作量，也影響開(kāi)孔質(zhì)量和交艙時(shí)間。詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)于流水孔和透氣孔僅體現(xiàn)在典型開(kāi)孔圖里，該典型圖漏掉了許多位置的必要孔洞，部分角隅孔和過(guò)焊孔同樣存在遺漏情況，而生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙并沒(méi)有完全予以圖紙?bào)w現(xiàn)。建議生產(chǎn)設(shè)計(jì)方與詳細(xì)設(shè)計(jì)方加強(qiáng)溝通，將各類必要孔洞嚴(yán)格落實(shí)到每一份結(jié)構(gòu)圖紙中，并在鋼板下料階段就完成開(kāi)孔，這樣孔洞的成型質(zhì)量好且無(wú)須后期二次加工。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文描述了一種半潛式平臺(tái)建造實(shí)施策略，首先分析確定建造板塊的交付目標(biāo)，結(jié)合項(xiàng)目建造合同工作范圍，依此建立起由公司各通用部門(mén)選聘精干工程師進(jìn)入船體、模塊、大合攏三大項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)并進(jìn)行統(tǒng)一管理。依托海油工程青島公司高端深水國(guó)際化的一流建造場(chǎng)地，本文就該平臺(tái)建造實(shí)施的安全管理策略，重點(diǎn)突出了平臺(tái)總裝人員定位方法，解決了有限空間高風(fēng)險(xiǎn)安全管理難題，并就質(zhì)量管理策略以及技術(shù)管理策略深入地討論分析，對(duì)平臺(tái)建造項(xiàng)分解并就關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)建立起有效防控管理措施，為公司承攬高附加值海洋工程產(chǎn)品提供建造項(xiàng)目實(shí)施策略性指導(dǎo)。