孫海防，于 超，余 捷，翟 東，劉雷宇

(中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司 天津300457)

0 引 言

隨著國內(nèi)海洋石油資源的深入開發(fā)和油氣增儲上產(chǎn)的要求，酸化壓裂、修井作業(yè)、稠油熱采以及生活支持服務(wù)等方面的作業(yè)大幅度增加，對多功能的可移動生產(chǎn)作業(yè)裝備有了新的需求[1]。本文側(cè)重于生活支持服務(wù)功能研究，通過對生活樓進行模塊化研究，將常規(guī)生活樓進行模塊化設(shè)計，控制各模塊的重量，利用平臺吊機進行安裝和拆卸，滿足多功能基礎(chǔ)平臺變裝要求。

1 可拆卸模塊化生活樓概述

多功能基礎(chǔ)平臺作為生活支持平臺服務(wù)時，需要滿足300人生活和住宿要求，多功能基礎(chǔ)平臺設(shè)置有65人固定生活樓，另外需要分別設(shè)置 1個 85人和1個150人可拆卸模塊化生活樓。本文針對150人可拆卸模塊化生活樓開展研究，總體上需要滿足150名作業(yè)人員用餐、住宿、洗衣、洗浴、如廁功能，同時滿足娛樂、內(nèi)部通訊、消防和安全方面的要求。洗浴和廁所采用公用模塊，住房模塊不單獨設(shè)置洗浴和如廁功能。

2 可拆卸模塊化生活樓設(shè)計

2.1 可拆卸模塊化設(shè)計

可拆卸模塊化生活樓以中海油固定生活樓標(biāo)準(zhǔn)房間設(shè)計理念為基礎(chǔ)，采用單模塊集裝箱型式，通過拼裝連接成整體。

2.1.1 功能模塊設(shè)計

可拆卸模塊化生活樓依托于固定生活樓[2]，主要是用于海上施工作業(yè)人員的臨時住宿，醫(yī)務(wù)室、報房都設(shè)置在固定生活樓內(nèi)，本模塊不設(shè)置會議室和辦公室，其功能模塊設(shè)置如下：

住房模塊、廚房模塊、餐廳模塊、冷庫和冷藏室模塊、洗衣模塊、淋浴模塊、衛(wèi)生間模塊、配電間模塊、移動樓梯間模塊、更衣室和儲物間模塊、吸煙室和活動室模塊。

2.1.2 模塊化集裝箱尺寸設(shè)計

可拆卸模塊化生活樓采用單通道布置，房間呈對稱布置。根據(jù)室內(nèi)家具布置，房間進深為 5.0m，中間通道為1.4m，房間寬度有3.0m和4.0m 2種規(guī)格，考慮管線和電纜布置，房間高度設(shè)定為 3.05m。每個集裝箱模塊包括 2個房間，中間設(shè)置 1400mm通道，房間凈高不小于 2.3m，人均居住面積滿足大于3m2的要求。為了便于建造和安裝，單模塊集裝箱采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊，設(shè)置有兩種標(biāo)準(zhǔn)類型的集裝箱，其尺寸如圖1和圖2所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)模塊一(11400mm×3000mm×3050mm)Fig.1 Standard module 1(11400×3000×3050mm)

圖2 標(biāo)準(zhǔn)模塊二(11400mm×4000mm×3050mm)Fig.2 Standard module 2(11400×4000×3050mm)

2.2 總體布置

可拆卸模塊化生活樓設(shè)計滿足150人住宿要求，由 35個獨立的集裝箱模塊拼裝而成，生活樓分為3層。為了減少船體晃動影響，可拆卸模塊化生活樓沿多基礎(chǔ)功能平臺中線對稱T型分布[3]。布置時需要考慮以下因素。

2.2.1 多功能平臺主甲板結(jié)構(gòu)物和設(shè)備影響

生活樓布置時需考慮多功能基礎(chǔ)平臺主甲板結(jié)構(gòu)和設(shè)備影響，多功能基礎(chǔ)平臺設(shè)置 4個固樁室[4]，在左右兩舷設(shè)置有 2臺吊車，甲板可用面積不太規(guī)則，同時需要考慮甲板逃生通道的設(shè)置。生活樓布置需在圖3黑色陰影內(nèi)。

圖3 生活樓總體布置圖Fig.3 General layout of living quarter

2.2.2 多功能基礎(chǔ)平臺浮體運動的影響

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，多功能基礎(chǔ)平臺需要經(jīng)常在油田間短距離遷航，可拆卸模塊化生活樓需要考慮平臺浮體運動的影響，盡可能沿中線對稱布置[5]。

2.2.3 單模塊布置原則

①可拆卸模塊化生活樓有2種不同規(guī)格尺寸，模塊間通過連接件和螺栓連接在一起，不同于固定生活樓的焊接方式，如果不同尺寸模塊上下布置在一起，將無法連接，布置時需要避免這種情況，以免增加安裝難度。

②為了盡量減少管線穿越，同時減少接口，設(shè)置有水管線的房間需要布置在一起，盡可能布置在一層和二層。

③廁所應(yīng)避免布置在廚房和餐廳附近；廁所、洗浴間應(yīng)避免布置在配電間附近，水管線盡可能避免穿越配電間。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

單個集裝箱模塊采用框架結(jié)構(gòu)，SHS 200mm×100mm×8mm 方鋼，承載結(jié)構(gòu)受力，保證結(jié)構(gòu)強度。側(cè)面板采用 5mm 波紋板，屋面和地面框架采用橫向型材進行加強?？刹鹦妒侥K化生活樓設(shè)置基座，集裝箱模塊放在基座上，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 集裝箱模塊結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Schematic diagram of container module structure

2.4 模塊連接方式

可拆卸模塊化生活樓要求滿足海上安裝和拆卸要求，因此其連接不能采用常規(guī)的焊接方法，需要選擇一種可以進行快速連接和拆卸的方式，同時連接件的強度需要滿足多功能基礎(chǔ)平臺生產(chǎn)工況和遷航工況所受環(huán)境載荷的影響[6]。通過研究對比，水平方向選用耳板+螺栓連接，如圖 5所示。豎直方向選用半自動鎖連接，如圖6所示。

圖5 水平連接示意圖Fig.5 Schematic diagram of horizontal connection

圖6 半自動鎖示意圖Fig.6 Schematic diagram of semi automatic lock

2.5 艙壁和甲板耐火分隔設(shè)計

可拆卸模塊化生活樓作為生活支持作用時，多功能基礎(chǔ)平臺立在海上油氣田設(shè)施旁邊，通過棧橋連接。根據(jù)《海上移動平臺入級規(guī)范》關(guān)于居住平臺的規(guī)定，如果居住平臺用于居住的甲板室、上層建筑位于服務(wù)的可能產(chǎn)生烴類火災(zāi)的鉆井或生產(chǎn)平臺30m范圍內(nèi)，處在范圍內(nèi)的居住模塊邊界，則應(yīng)滿足A-60級分隔要求[6]。可拆卸模塊化生活樓邊界艙壁需要滿足 A-60級分隔要求，其他艙室艙壁和甲板滿足《海上移動平臺入級規(guī)范》一般耐火分隔要求，詳見表 1、表 2。

表1 艙壁耐火完整性Tab.1 Fire integrity of bulkhead

表2 甲板耐火完整性Tab.2 Deck fire integrity

2.6 暖通設(shè)計

可拆卸模塊化生活樓由多個集裝箱模塊拼接而成，不適合采用常規(guī)的集中空調(diào)模式。每個集裝箱模塊單獨設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)，配置送風(fēng)風(fēng)機，通風(fēng)管道貫穿于2個房間，空氣通過每個房間的門下格柵到中間通道，在生活樓左右進出口附近設(shè)排風(fēng)管線，直接將回風(fēng)排到生活樓外部，滿足生活樓各個房間換氣和正壓通風(fēng)要求[7]；每個房間設(shè)置冷暖分體空調(diào)，對房間溫度進行調(diào)節(jié)。分體空調(diào)負荷設(shè)計時需要考慮 100%新風(fēng)量，尤其是廚房需要滿足換氣次數(shù)送風(fēng) 40～60次/h，排風(fēng) 40～60次/h的要求。吸煙室、廚房、廁所和沐浴間應(yīng)單獨設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，通過排風(fēng)風(fēng)機將空氣排出室外，并且排風(fēng)口和進風(fēng)口保持一定的距離，防止將排出的污濁空氣直接吸到進風(fēng)口[8]。

2.7 通信電儀設(shè)計

可拆卸模塊化生活樓設(shè)有電氣系統(tǒng)、PA/PB系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、局域網(wǎng)系統(tǒng)和衛(wèi)星娛樂電視系統(tǒng)等[9]。多功能基礎(chǔ)平臺設(shè)有固定生活樓，固定生活樓統(tǒng)籌考慮整個平臺的系統(tǒng)容量，可拆卸模塊化生活樓依托固定生活樓系統(tǒng)配置終端設(shè)備，電纜和通信纜布置在生活樓墻壁外側(cè)，通過分線箱接入各個集裝箱模塊。配置原則如下。

2.7.1 電氣系統(tǒng)

可拆卸模塊化生活樓設(shè)置配電間和應(yīng)急配電間，對可拆卸模塊化生活樓電氣設(shè)備供電，配電間設(shè)置主開關(guān)，主開關(guān)與多功能基礎(chǔ)平臺配電間通過電纜連接，主開關(guān)再分為 3路供電開關(guān)，分別連接 1～3層設(shè)備，主開關(guān)和 3路供電開關(guān)都布置在配電間；每層各個集裝箱模塊單獨設(shè)置接線箱，接線箱電源從集裝箱側(cè)壁接入室內(nèi)，室內(nèi)電纜線提前布置好；海上連接時，各集裝箱模塊接線箱和各層供電開關(guān)之間連接采用快速接頭進行連接，拆卸和安裝方便，縮短安裝工期，如圖7所示。

圖7 船用水密電接頭Fig.7 Watertight electrical connector

2.7.2 火災(zāi)報警系統(tǒng)

可拆卸模塊化生活樓設(shè)置獨立火災(zāi)報警系統(tǒng)，各個房間配置火氣探頭，配電間設(shè)置火氣盤，與多功能基礎(chǔ)平臺固定生活樓火氣盤設(shè)置有通信接口，發(fā)生火災(zāi)報警時，由固定生活樓火氣盤啟動 ESD和消防系統(tǒng)。

2.7.3 電視娛樂系統(tǒng)、PA/PB系統(tǒng)和局域網(wǎng)系統(tǒng)

電視娛樂系統(tǒng)、PA/PB系統(tǒng)和局域網(wǎng)這3個系統(tǒng)都依托多功能基礎(chǔ)平臺固定生活樓配置，固定生活樓配置時設(shè)備功能參數(shù)要兼顧可拆卸模塊化生活樓150人使用的要求。

2.8 管線接口設(shè)計

可拆卸模塊化生活樓涉及淡水系統(tǒng)、海水系統(tǒng)、黑水系統(tǒng)、灰水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)。為盡可能減少接口，可拆卸模塊化生活樓各住人房間不設(shè)置洗浴設(shè)施和廁所，僅設(shè)置公用廁所和洗浴間，滿足 150人洗浴和如廁要求；同時設(shè)置有水管線的房間上下左右集中布置，優(yōu)化管線布局[10]。

①為了滿足海上快速安裝拆卸要求，淡水管線、海水管線和消防水系統(tǒng)進口管線統(tǒng)一布置在臨近左右舷生活樓墻壁外側(cè)，與多功能基礎(chǔ)平臺通過軟管和快速接頭進行連接。

②消防水系統(tǒng)在左右舷每層外樓梯平臺側(cè)壁設(shè)置消防栓，發(fā)生火災(zāi)時連接消防軟管進行滅火。

③黑水和灰水排放管線管徑較大，通過法蘭與多功能基礎(chǔ)平臺進行連接，直接排放到生活污水處理裝置，經(jīng)過處理后進入生活污水排放艙，定期送回陸地處理。

3 結(jié) 語

本文通過對可拆卸模塊化生活樓的探索研究，在滿足相關(guān)規(guī)范的前提下，旨在實現(xiàn)生活樓的模塊化。通過陸地標(biāo)準(zhǔn)化定制，縮短建造工期，利用多功能基礎(chǔ)平臺自有吊車吊裝，在海上實現(xiàn)模塊化生活樓安裝和拆卸，適應(yīng)多功能基礎(chǔ)平臺快速換裝要求，降低運營成本。