傅文志 薛大智 劉耀江 彭海玲 王 昭

（深圳海油工程水下技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518067）

0 引言

柔性立管是連接海底管線與FPSO的通道，是海底管線的重要組成部分。對(duì)于新建FPSO來(lái)說(shuō)，柔性立管的安裝屬于常規(guī)作業(yè)。由于油田后續(xù)開(kāi)發(fā)的需要，已在位的FPSO需要接入新的柔性軟管，以擴(kuò)大整個(gè)油氣田的生產(chǎn)規(guī)模，這時(shí)新增柔性立管的安裝就需要采用不同的方法。為了縮短安裝周期，減少對(duì)油田生產(chǎn)的影響，往往存在許多的限制，如何安全快速地完成立管安裝就成為技術(shù)難題。該文以FPSO“海洋石油118”新增柔性立管的安裝為例，對(duì)已在位的FPSO，如何快速完成新增立管的安裝進(jìn)行闡述。

1 APL型單點(diǎn)和柔性立管系統(tǒng)

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)SPM（Single point mooring system）的主要作用是將FPSO定點(diǎn)系泊在作業(yè)海域，F(xiàn)PSO可圍繞單點(diǎn)浮筒自由旋轉(zhuǎn)并具有風(fēng)向標(biāo)效應(yīng)，在風(fēng)浪流作用下FPSO的受力最小，從而保證FPSO在海上長(zhǎng)期安全地連續(xù)工作。國(guó)內(nèi)海上油氣田目前在役的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)主要由挪威APL、美國(guó)SOFEC、瑞士SBM以及荷蘭Bluewater等幾家公司設(shè)計(jì)和制造，其中南海海域FPSO采用的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)均為內(nèi)轉(zhuǎn)塔型，根據(jù)生產(chǎn)廠家的不同[1]。“海洋石油118”的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)屬于APL型，浮筒呈錐形，是可解脫式的系泊系統(tǒng)。柔性立管（也稱(chēng)為動(dòng)態(tài)軟管）連接單點(diǎn)浮筒和水下基盤(pán)，主要包括防彎器、浮球和軟管等組成部分，如圖1所示。

圖1 柔性立管構(gòu)成示意圖

2 新增動(dòng)態(tài)立管安裝工藝

以“海洋石油118”新增立管的安裝為例，其主要安裝工作包括柔性立管鋪設(shè)，單點(diǎn)艙內(nèi)工藝管線移位，提拉絞車(chē)布置，柔性立管提拉及永久錨固。下面對(duì)各施工步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

2.1 FPSO限位作業(yè)

在新增柔性立管的安裝階段，安裝船需要長(zhǎng)時(shí)間在FPSO活動(dòng)區(qū)域內(nèi)作業(yè)，為了避免FPSO自由繞單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)立管安裝活動(dòng)造成影響，采用3條拖輪對(duì)FPSO進(jìn)行限位，將FPSO艏向限定在指定角度。3條限位船通過(guò)從FPSO船尾牽引限位拖纜來(lái)限制FPSO的旋轉(zhuǎn)。限位作業(yè)受海況影響，將限位區(qū)域劃根據(jù)FPSO艏向偏離角度分為正常作業(yè)區(qū)（0～20°），警戒區(qū)（20°～40°），撤離區(qū)（＞40°）3個(gè)區(qū)域。3條拖輪能將FPSO限制在綠色區(qū)域時(shí)，立管安裝作業(yè)可正常進(jìn)行。當(dāng)海況較差時(shí)，3條拖輪可能無(wú)法有效限制FPSO的活動(dòng)，F(xiàn)PSO進(jìn)入警戒區(qū)和撤離區(qū)域時(shí)，應(yīng)注意警戒或撤離，立管安裝作業(yè)中止，安裝船撤離，如圖2所示。

2.2 提拉絞車(chē)布置

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，單點(diǎn)艙內(nèi)空間狹小，無(wú)法將額定工作負(fù)荷為25 t的絞車(chē)（自重在10 t以上）轉(zhuǎn)運(yùn)到單點(diǎn)艙內(nèi)，因此將新增柔性立管提拉絞車(chē)布置在FPSO主甲板上。絞車(chē)鋼絲繩經(jīng)過(guò)定滑輪轉(zhuǎn)向后，穿過(guò)單點(diǎn)艙頂部艙口進(jìn)入單點(diǎn)艙內(nèi)，并再次經(jīng)過(guò)多個(gè)定滑輪轉(zhuǎn)向后，最終將提拉方向調(diào)整到柔性立管通道（I-TUBE）軸線方向上。在提拉作業(yè)開(kāi)始前，為了驗(yàn)證絞車(chē)和各個(gè)導(dǎo)向定滑輪的可靠性，進(jìn)行了拉力測(cè)試。

圖2 限位區(qū)域示意圖

2.3 單點(diǎn)艙內(nèi)工藝管線移位和提拉支架的安裝

單點(diǎn)艙內(nèi)滑環(huán)組周邊的工藝管線和電纜等較為密集，預(yù)先確認(rèn)需要移位的工藝管線、電纜和結(jié)構(gòu)平臺(tái)，合理的移位方式可以最大限度地減小工作量，縮短施工周期和FPSO停產(chǎn)時(shí)間。提拉支架的設(shè)計(jì)既要滿(mǎn)足提拉作業(yè)的需要，還需要預(yù)先考慮進(jìn)入單點(diǎn)艙的方式。單點(diǎn)艙內(nèi)空間狹小，不便于轉(zhuǎn)移大件物品，提拉支架則是將構(gòu)件通過(guò)單點(diǎn)艙頂部艙口吊裝進(jìn)入單點(diǎn)艙，然后在艙內(nèi)完成組裝，如圖3所示。

圖3 提拉支架

2.4 柔性立管起始鋪設(shè)

柔性立管的鋪設(shè)是由安裝船靠近FPSO從單點(diǎn)浮筒往基盤(pán)（PLEM）方向鋪設(shè)。提拉絞車(chē)鋼絲繩下放穿過(guò)I-TUBE直達(dá)浮筒下方，由ROV在水下實(shí)現(xiàn)與安裝船引纜的連接，如圖4所示。然后安裝船下放立管首端入水，同時(shí)逐漸回收提拉絞車(chē)鋼絲繩，如圖5所示。

2.5 柔性立管正常鋪設(shè)

繼續(xù)柔性立管鋪設(shè)，依次安裝浮子，同時(shí)抽拉絞車(chē)回收，柔性立管首端逐漸接近STP浮筒，潛水員完成柔性立管首端臨時(shí)懸掛，如圖6所示。

圖4 抽拉絞車(chē)鋼絲繩水下傳遞

圖5 動(dòng)態(tài)立管首端下放入水

圖6 柔性立管浮子安裝

2.6 柔性立管末端下放

待柔性末端脫離滾筒后，連接甲板回拉絞車(chē)，打開(kāi)張緊器，使用回拉絞車(chē)?yán)^續(xù)下放柔性立管。在甲板工作平臺(tái)上完成吊機(jī)及配重塊連接后，在吊機(jī)及絞車(chē)協(xié)助下，將柔性立管末端下放入水，如圖7所示。

圖7 柔性立管末端下放

2.7 柔性立管提拉進(jìn)單點(diǎn)艙

柔性立管末端在海底就位后，主作業(yè)船撤離。在空潛協(xié)助下，使用油輪上預(yù)布的絞車(chē)及提拉絞車(chē)，完成柔性立管首端的最終提拉，直至到達(dá)I-TUBE頂部并完成永久錨固。

3 結(jié)語(yǔ)

“海洋石油118”新增柔性立管的安裝是國(guó)內(nèi)首例FPSO不解脫、滑環(huán)組不移位情況下動(dòng)態(tài)立管提拉及鋪設(shè)作業(yè)。

在作業(yè)過(guò)程中有以下7條經(jīng)驗(yàn)值得借鑒：1） 船舶資源的選擇，裝船布置圖的針對(duì)性設(shè)計(jì)。2） 鋪設(shè)方向的選擇，浮子的安裝及下水方法，在鋪設(shè)過(guò)程中軟管長(zhǎng)度和船位控制關(guān)系。3） APL型單點(diǎn)新增立管采用移除滑環(huán)組的做法來(lái)完成安裝，其施工周期長(zhǎng)，對(duì)油田產(chǎn)量影響較大。通過(guò)新增絞車(chē)和使用多個(gè)定滑輪導(dǎo)向的方式避開(kāi)滑環(huán)組的遮擋，可以有效地縮短新增立管安裝周期、減少油田停產(chǎn)時(shí)間。4） 柔性立管提拉作業(yè)階段，F(xiàn)PSO需要停產(chǎn)，安裝船如果不能在FPSO計(jì)劃停產(chǎn)期間進(jìn)行柔性立管安裝，就可以提前將柔性立管臨時(shí)懸掛在單點(diǎn)浮筒底部，后期不需要安裝船介入，僅由空潛直接在FPSO上完成立管的提拉作業(yè)。該方法在“海洋石油118”新增立管安裝過(guò)程中得到了實(shí)際應(yīng)用，非常有利于靈活安排安裝船的作業(yè)計(jì)劃，不受FPSO停產(chǎn)時(shí)間的限制。5） 柔性立管提拉作業(yè)限制條件多，主要有以下限制。艏吃水限制，“海洋石油118FPSO”在正常生產(chǎn)期間的艏吃水在9 m～13 m，該吃水狀態(tài)下單點(diǎn)艙內(nèi)I-TUBE頂部密封板位于海平面以下，打開(kāi)后，海水將不斷地涌入單點(diǎn)艙，僅在艏吃水小于7.5 m時(shí)才不會(huì)進(jìn)水，因此，提拉立管進(jìn)入單點(diǎn)艙作業(yè)只能選擇在FPSO提油后（停產(chǎn)期間剛好滿(mǎn)足此條件），并將FPSO艏吃水調(diào)整至適當(dāng)位置時(shí)才能進(jìn)行。提拉絞車(chē)布置受限，單點(diǎn)艙內(nèi)空間狹小且大型絞車(chē)無(wú)法進(jìn)入，因此推薦采用將絞車(chē)布置在艙外露天甲板，通過(guò)數(shù)個(gè)定位滑輪來(lái)調(diào)整提拉方向的方法。FPSO船位限制，F(xiàn)PSO相對(duì)于單點(diǎn)浮筒是自由旋轉(zhuǎn)的，將絞車(chē)布置在艙外以后，絞車(chē)鋼絲繩通過(guò)定滑輪導(dǎo)向進(jìn)入單點(diǎn)艙，如果不限定FPSO艏向，當(dāng)FPSO繞單點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單點(diǎn)艙內(nèi)被鋼絲繩掃過(guò)的結(jié)構(gòu)、柔性立管和絞車(chē)將發(fā)生損壞。考慮到該風(fēng)險(xiǎn)，F(xiàn)PSO應(yīng)該采用拖輪對(duì)油輪進(jìn)行限位，在提拉作業(yè)期間，F(xiàn)PSO艏向偏差范圍應(yīng)該嚴(yán)格限制在特定范圍內(nèi)（118限位要求為±3 °），以充分保障立管提拉作業(yè)安全。6） 封閉空間進(jìn)行熱工作業(yè)，危險(xiǎn)性高。單點(diǎn)艙屬于封閉空間，且容易泄漏和聚集可燃性油氣，因此在艙內(nèi)進(jìn)行焊接和熱切割等熱工作業(yè)，危險(xiǎn)性很高。選擇在油田計(jì)劃停產(chǎn)期間進(jìn)行立管安裝作業(yè)，可以大大地降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)對(duì)艙內(nèi)作業(yè)的多種風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)逐一進(jìn)行分析，采取通風(fēng)和消防等方面的防范措施。7） 水上水下多工種配合同時(shí)作業(yè)，作業(yè)難度大。立管提拉作業(yè)涉及安裝船作業(yè)、潛水作業(yè)、單點(diǎn)艙內(nèi)作業(yè)、主甲板絞車(chē)操作和FPSO限位作業(yè)等水上水下多工種配合同時(shí)作業(yè)。

施工前，應(yīng)該召集各作業(yè)單位梳理作業(yè)流程，統(tǒng)一指揮權(quán)，明確注意事項(xiàng)和應(yīng)急辦法等，確保立管提拉作業(yè)的順利進(jìn)行。