王輝，樊志祥，賈慧峰，張園星(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 引言

海洋工程項(xiàng)目是一項(xiàng)龐大的科技系統(tǒng)工程。海洋工程設(shè)備主要包括油氣鉆井平臺(tái)、油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、海洋工程船舶等。海洋平臺(tái)是綜合性的海洋工程裝備，集油田勘探、天然氣加工、發(fā)電、供熱、原油儲(chǔ)運(yùn)、人員外運(yùn)作為一體，在海底石油勘探開發(fā)作業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

1 海洋平臺(tái)技術(shù)概述

構(gòu)建海洋平臺(tái)，因其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、體積相對(duì)較大，價(jià)格成本較高，而且與陸上采油設(shè)施建造進(jìn)行比較，海洋環(huán)境的復(fù)雜性較大。另外，自然風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)海洋平臺(tái)的安全產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，如臺(tái)風(fēng)、海浪、海流、融冰、潮汐和海底地震等等。此外，由于存在各種問題，對(duì)海洋平臺(tái)的正常運(yùn)行也造成影響，如：環(huán)境腐蝕、海洋生物粘接、基礎(chǔ)動(dòng)力軟化等，使平臺(tái)構(gòu)件和整個(gè)結(jié)構(gòu)的阻力減小，影響平臺(tái)結(jié)構(gòu)的使用穩(wěn)定性和耐久性[1]。

2 海洋平臺(tái)發(fā)展及現(xiàn)狀

海洋工業(yè)始于20世紀(jì)60年代末，海洋石油的原始開發(fā)始于渤海灣地區(qū)。該地區(qū)的典型水深為20 m左右，20世紀(jì)80年代后期在南海進(jìn)行聯(lián)合勘探生產(chǎn)，水深約為100 m左右。近年來，國(guó)際上對(duì)石油能源開發(fā)的重視以及原油價(jià)格的飛漲，大大促進(jìn)了國(guó)內(nèi)海洋平臺(tái)設(shè)備制造業(yè)的需求與發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)海洋平臺(tái)裝備制造業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)具備了在淺水地區(qū)設(shè)計(jì)、建造油氣田的能力。

3 合理地設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 傳統(tǒng)模式及一體化模式的對(duì)比

現(xiàn)階段，在建設(shè)海洋油氣平臺(tái)的過程中，主要是采取傳統(tǒng)的順序建造模式。先將模塊的結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行分段，然后實(shí)施分片建造，進(jìn)入舾裝車間進(jìn)行預(yù)舾裝，將結(jié)構(gòu)片通過運(yùn)輸?shù)跹b的方式，到達(dá)滑道或總裝墊墩之后，再進(jìn)行機(jī)管電專業(yè)的作業(yè)。在處于總裝階段中，各個(gè)專業(yè)之間的碰撞相對(duì)較多，如作業(yè)形式為增加結(jié)構(gòu)桿件反復(fù)切割、焊接、打磨、補(bǔ)漆等。在該模式下，只能進(jìn)行單線線程作業(yè)，建造所用的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。在大部分進(jìn)行安裝作業(yè)的過程中，只能在車間外完成，其工作效率相對(duì)較低。另外腳手架高空作業(yè)的數(shù)量較多，大大增加了項(xiàng)目所使用的成本和高空作業(yè)的施工風(fēng)險(xiǎn)。在此形勢(shì)下，一體化建造應(yīng)運(yùn)而生[2]。

3.2 一體化的設(shè)計(jì)優(yōu)化

在進(jìn)行一體化建造的過程中，可以將平臺(tái)進(jìn)行劃分為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小模塊之后，會(huì)一起在車間進(jìn)行結(jié)構(gòu)預(yù)制、組裝，并對(duì)模塊內(nèi)部機(jī)(小型設(shè)備及大型設(shè)備底座)進(jìn)行組裝。例如傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)是將結(jié)構(gòu)物與滑靴通過柱子或支架相連接。通過優(yōu)化，可以將傳統(tǒng)的滑靴分開。而構(gòu)造塊本身則可以通過木制的滑靴作用在滑道上，既可以減少支撐點(diǎn)，又可以節(jié)約傳統(tǒng)滑靴的建造成本。在計(jì)算過程中，將結(jié)構(gòu)物連接梁設(shè)置為箱形結(jié)構(gòu)，在箱形結(jié)構(gòu)下，用300 mm厚的木楔連接成滑動(dòng)梁結(jié)構(gòu)，代替了滑道梁。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以為工程節(jié)省施工時(shí)間近30天，為工程按時(shí)完成施工奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也可以節(jié)省200多噸鋼材，節(jié)省大量的工時(shí)和機(jī)械費(fèi)用[3]?；懒簶?gòu)造如圖1所示。

圖1 滑道梁構(gòu)造

4 一體化建造工藝的目標(biāo)

海上平臺(tái)一體化施工技術(shù)突飛猛進(jìn)，各機(jī)械與各專業(yè)施工技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，在設(shè)計(jì)中不斷發(fā)展，打破了傳統(tǒng)的各專業(yè)間的流水作業(yè)，不斷完善施工過程的一體化流程，不僅減少了重復(fù)作業(yè)和高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，而且在一定程度上還降低了安全隱患。目前，海上平臺(tái)一體化施工的總體思路是以縮短施工時(shí)間、采用多作業(yè)面作業(yè)為原則的施工一體化，為實(shí)現(xiàn)區(qū)塊建設(shè)層面的海洋一體化、模塊化奠定了良好的基礎(chǔ)。施工中以平臺(tái)為基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)安裝相應(yīng)的施工設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、工藝管道、電氣儀表通信等。這些安裝程序都必須在不影響整體吊裝和裝配的情況下完成，而且還在甲板上進(jìn)行噴涂和安裝，這在一定程度上減少了多工種同時(shí)作業(yè)引起的高度交叉活動(dòng)。

5 一體化建造工藝在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的關(guān)鍵性問題

在海上平臺(tái)施工一體化建設(shè)的過程中，主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、采購和施工方面，能夠提高建設(shè)的施工效率，降低涂裝的次數(shù)和上漆量。在集成設(shè)計(jì)的過程中，要降低高空作業(yè)的次數(shù)，降低潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，并且簡(jiǎn)化施工工序，促進(jìn)集成施工速度的提高。通過應(yīng)用一體化建造新工藝，大大提升了建造的施工效率，并極大縮短了平臺(tái)建造所使用的周期，提高了項(xiàng)目施工水平，為企業(yè)創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，補(bǔ)充了傳統(tǒng)項(xiàng)目的建造工藝，采用了一體化建造工藝，保證施工工序之間的緊密結(jié)合。

6 一體化建造工藝設(shè)計(jì)的有效途徑

一體化施工技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)施工技術(shù)的改進(jìn)。海洋平臺(tái)一體化施工技術(shù)的實(shí)施，打破了“設(shè)備專業(yè)化就是模塊施工中后期調(diào)試”的觀念。以中間產(chǎn)品、設(shè)備專業(yè)化為主的專業(yè)化生產(chǎn)和并行一體化生產(chǎn)模式，促進(jìn)海洋平臺(tái)一體化施工新技術(shù)不斷提高施工質(zhì)量、施工進(jìn)度及效率， 使海洋平臺(tái)施工周期明顯縮短，項(xiàng)目實(shí)施水平顯著提高。

6.1 加工設(shè)計(jì)“前延”

要推動(dòng)一體化施工技術(shù)的發(fā)展，就必須不斷“拓展”工藝設(shè)計(jì)，大膽突破傳統(tǒng)的統(tǒng)一設(shè)計(jì)模式。建立一支強(qiáng)大的工藝設(shè)計(jì)隊(duì)伍非常重要。將詳細(xì)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容滲透到設(shè)計(jì)理念中，成為首要任務(wù)。通過專業(yè)通信與交換，有效整合了結(jié)構(gòu)和整體形象的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，合理配置了平臺(tái)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)分布圖，由專業(yè)技術(shù)人員精確計(jì)算荷載系數(shù)和吊裝重心，逐步完成細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，及時(shí)改變傳統(tǒng)的采購模式。海洋綜合平臺(tái)項(xiàng)目中，采辦工作是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但采辦模式相對(duì)落后且局限性大，嚴(yán)重影響了項(xiàng)目的正常開展[4]。因此，需要完善采購模式，制定全面、綜合的采購方案。

6.2 不斷完善與優(yōu)化加工設(shè)計(jì)流程

(1)設(shè)計(jì)、采購和施工一體化，是一個(gè)多專業(yè)、多部門、多工種、多環(huán)節(jié)的一體化聯(lián)動(dòng)新過程，有別于傳統(tǒng)的基于結(jié)構(gòu)專業(yè)的施工模式，新技術(shù)以船尾為中心，將每層或多層甲板分成相對(duì)獨(dú)立的子模塊，能夠獨(dú)立完成船尾的預(yù)裝。新型一體化施工過程主要依賴于設(shè)計(jì)文件、材料采購、施工報(bào)酬來源等關(guān)鍵因素，技術(shù)圖紙與交貨期材料匹配率高，三維模型建立及附件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。(2)新的綜合施工技術(shù)的成功實(shí)施，可防止施工中出現(xiàn)待工現(xiàn)象，降低返工率，并可有效避免專業(yè)人員對(duì)建筑空間的干擾。物料和設(shè)備采購周期的控制，尤其是對(duì)長(zhǎng)期物料和設(shè)備采購周期的控制十分重要，它對(duì)實(shí)施新的綜合施工技術(shù)有著重大影響。與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，新的一體化施工技術(shù)要求多個(gè)專業(yè)工種同時(shí)施工，需要更多的人力，同時(shí)也減少了對(duì)起重機(jī)資源使用頻率的依賴。(3)實(shí)施綜合施工技術(shù)高度依賴項(xiàng)目管理。高效率的項(xiàng)目管理能積極促進(jìn)并有效地解決設(shè)計(jì)、采購和施工之間的相互制約，有助于最大限度地執(zhí)行新的綜合施工程序。如：項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)在設(shè)計(jì)前期協(xié)調(diào)組織有關(guān)各方落實(shí)和明確一體化施工新技術(shù)的實(shí)施目標(biāo)，在施工前編制詳細(xì)的施工方案和施工計(jì)劃，確定設(shè)計(jì)圖樣目錄計(jì)劃和材料，制定到廠設(shè)備計(jì)劃，建立工序工作量清單，及時(shí)跟蹤進(jìn)度，滿足新一體化施工技術(shù)一體化的需要和要求，使標(biāo)準(zhǔn)化工作最大化。

6.3 一體化建造的不足及今后需努力發(fā)展方向

海洋石油的開發(fā)在能源戰(zhàn)略中的地位日益重要，目前進(jìn)入高速發(fā)展階段。但在高速開發(fā)的同時(shí)，油田工程建設(shè)中面臨著諸多難題。各工程結(jié)構(gòu)的預(yù)制工作量較大，綜合性一體化的建造模式剛經(jīng)過試驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)的局部改造增加，應(yīng)在后續(xù)項(xiàng)目實(shí)施中加強(qiáng)設(shè)計(jì)、施工與采購之間的有效溝通，學(xué)習(xí)其他項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)。

7 結(jié)語

綜上所述，海洋平臺(tái)一體化建造過程中在保證安全、質(zhì)量、進(jìn)度的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降本增效，應(yīng)注重視以下方面：管理和技術(shù)是降低成本、提高效益的基礎(chǔ)。要注重強(qiáng)化新技術(shù)、新管理、新創(chuàng)新，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，深化一體化結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化發(fā)展，充分發(fā)揮降本增效作用，打造優(yōu)質(zhì)工程。