王吉祥、賀辰、孟維超、魯華偉、李文博

（海洋石油工程股份有限公司，天津，300452）

國內(nèi)海洋石油行業(yè)是改革開放后第一個(gè)全方位對(duì)外開放的工業(yè)行業(yè)，經(jīng)過近40年的對(duì)外合作和苦練內(nèi)功，已取得長足進(jìn)步。海洋石油平臺(tái)設(shè)計(jì)已經(jīng)走出前期模仿階段，消化吸收后進(jìn)行自主化、標(biāo)準(zhǔn)化研究，具備按照個(gè)性化需求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)建造安裝的能力。各施工板塊大量創(chuàng)新性工藝方法投入到生產(chǎn)實(shí)踐：導(dǎo)管架根據(jù)吊裝或滑移下水形式而選擇立式或躺式建造，組塊根據(jù)浮托或吊裝安裝方式而選擇整體或分塊建造。常規(guī)井口平臺(tái)上部鉆修機(jī)模塊井架高度較高，就位位置在標(biāo)高較高的組塊頂甲板，一般廠家僅要求對(duì)井架基座模塊吊裝精就位，后續(xù)在平臺(tái)吊機(jī)配合下自行完成組裝和提升[1]。

本文探討的項(xiàng)目，即為滿足業(yè)主短建造周期快速投產(chǎn)需求，利舊鉆井包，克服主作業(yè)船吊機(jī)吊高接近極限、鉆井包偏心、吊裝框架系統(tǒng)索具超長吊裝穩(wěn)性差等困難，成功完成國內(nèi)井口平臺(tái)首例鉆井包整體海上安裝就位[2]。此舉大幅度降低了鉆井包海上安裝、連接、調(diào)試的周期，充分發(fā)掘公司自有超大型浮吊船裝備能力，采用創(chuàng)新性思維摒棄傳統(tǒng)井架分段形式，解決業(yè)主關(guān)注事項(xiàng)即投產(chǎn)里程碑，提高業(yè)主滿意度。

1 結(jié)構(gòu)物參數(shù)

鉆井包尺寸為 28.3米×15.8米×57.5米，重量為 756.6噸。井架下底座（即橫向軌道）固定在組塊強(qiáng)梁上。井架下底座和上底座是通過軌道上下面板上的導(dǎo)向板和導(dǎo)向槽配合連接，通過齒條傳動(dòng)，井架上底座可在下底座上滑動(dòng)。井架用螺栓固定在井架上底座上。鉆井包結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。鉆井包重量重心情況：重量重心縱向位置（距軌道艉端點(diǎn)）6.73米，重量重心橫向位置0米，重量重心高度位置（距主甲板）7.85米。

圖1 鉆井包結(jié)構(gòu)示意圖

2 陸地準(zhǔn)備工作

2.1 吊裝方案

根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，決定采用吊裝框架進(jìn)行吊裝，防止吊裝過程中鋼絲繩與井架碰撞，通過對(duì)吊裝框架及鋼絲繩進(jìn)行強(qiáng)度分析保證吊索具強(qiáng)度滿足要求，吊裝方案如圖2所示。

圖2 鉆井包海上吊裝示意圖

鉆井包吊裝重量為 756t，吊耳及井架下軌道改造還有局部加強(qiáng) 100t，因鉆井包重心靠近艉部,為保證吊裝安全,將吊裝重心向艏部調(diào)整,故增加吊裝配重 100t，總重約 956t。

根據(jù)井架重量、重心，設(shè)計(jì)吊耳位置，吊點(diǎn)位于重量重心上方 72m。為保證鋼絲繩與吊裝框架的角度大于 60°，吊裝框架距離吊點(diǎn)20.354m。

2.2 吊裝框架

吊裝框架強(qiáng)度為滿足如圖3應(yīng)力要求的強(qiáng)度，是用四根Φ762×25mm 的鋼管焊接圍成的框架。四個(gè)鋼管焊接在四角的Φ1500×40mm 的鋼管上，在Φ1500mm 鋼管內(nèi)焊接一個(gè) 76mm 厚的吊裝眼板，眼板與Φ1500mm 鋼管做全熔透焊接，焊接牢固。眼板周圍焊接R310mm 和 R235mm 的耳板，兩耳板厚度分別是 50mm 和 25mm。吊裝框架內(nèi)用Φ762×16mm 管做斜撐用來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

圖3 吊裝框架起吊鉆井包時(shí)應(yīng)力分布

吊裝框架上面的鋼絲繩一端掛在浮吊船副鉤鉤齒上，一端通過卡環(huán)掛在吊裝框架的上部吊耳上，將吊裝框架吊起。吊裝框架下部吊耳同樣通過卡環(huán)掛著鋼絲繩，鋼絲繩的另一端掛在鉆井包的吊耳上。

2.3 吊裝框架預(yù)掛扣

經(jīng)過配扣計(jì)算，鉆井包根據(jù)詳設(shè)方案通過1個(gè)框架和上下各4組索具吊裝，下4組索具由2根索具和數(shù)個(gè)卡環(huán)接長組成。最終吊裝系統(tǒng)由1個(gè)框架，13條無接頭索具和19個(gè)卡環(huán)組成。將吊裝框架系統(tǒng)的鉤頭投影與鉆井包配重后的吊裝重心位置豎向?qū)φ?，進(jìn)行索具配置。

由于系統(tǒng)組成復(fù)雜，使用利庫舊索具經(jīng)過拉力試驗(yàn)長度變量大，存在諸多風(fēng)險(xiǎn)，包括但不限于：1）利庫舊索具實(shí)際使用長度與設(shè)計(jì)長度偏差，影響最終起吊后結(jié)構(gòu)物水平狀態(tài)；2）多種規(guī)格卡環(huán)連接適配性，包括銷軸與吊點(diǎn)間匹配度，弓對(duì)弓連接規(guī)范性，口寬與索具直徑匹配性，以及弓高對(duì)配扣長度影響；3）配扣圖紙的復(fù)雜與專業(yè)性，現(xiàn)場掛扣施工容易出現(xiàn)索具位置錯(cuò)誤；4）吊裝框架結(jié)構(gòu)限制，導(dǎo)致框架下部卡環(huán)與索具掛扣不易操作，掛扣作業(yè)需要較長時(shí)間，因此預(yù)掛扣作業(yè)應(yīng)安排在陸地出海前完成。

3 海上準(zhǔn)備工作

3.1 拋錨就位

油田區(qū)域平臺(tái)密度大，水下管纜繁雜密集，施工中為保證浮吊船在海面上保持相對(duì)位置，需保證錨泊系統(tǒng)可靠性，以保證錨纜張力、大抓力錨與海底管纜安全距離、浮吊船與平臺(tái)安全距離[3]。本項(xiàng)目最終錨泊系統(tǒng)中8根工作錨纜長度在1500-1900米不等，每根錨纜分布2-5個(gè)DP浮筒以規(guī)避與海底管纜磕碰磨損風(fēng)險(xiǎn)。每顆錨著泥后均需進(jìn)行錨張力試驗(yàn)以防發(fā)生溜錨事件。

3.2 海上試吊

吊裝框架系統(tǒng)重量大，運(yùn)輸布置位置偏船尾，常規(guī)方式起吊主吊跨距有限起吊需要移船。為節(jié)約海上施工工期，在前期組塊吊裝船位適合時(shí)已安排將吊裝框架系統(tǒng)提前吊放至浮吊船甲板，進(jìn)行吊裝前數(shù)據(jù)狀態(tài)檢查和調(diào)試準(zhǔn)備工作，節(jié)省駁船調(diào)整船位時(shí)間。

鉆井包吊裝前移除綁扎固定期間，主吊機(jī)在絞車、船載履帶吊配合下進(jìn)行吊裝框架底部卡環(huán)與鉆井包吊點(diǎn)連接作業(yè)。期間注意吊裝框架標(biāo)記軸向，以及掛扣期間吊裝框架與鉆井包井架頂部間距極小可能引發(fā)的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

吊裝框架系統(tǒng)連接完成后，緩慢加力至設(shè)計(jì)吊重60%，期間密切關(guān)注各索具狀態(tài)判斷是否受力，動(dòng)態(tài)調(diào)整主吊吊鉤位置使接近實(shí)際重心。綜合考量鉆井包與索具狀態(tài)是否滿足吊裝要求，等待合適氣象水文窗口決策起吊。

3.3 滑道梁精就位

鉆井包在平臺(tái)就位位置需提前預(yù)制滑道梁，因與組塊吊點(diǎn)位置干涉，其中4組滑道梁需在組塊吊裝完成后切割吊點(diǎn)后進(jìn)行就位固定焊接檢驗(yàn)?；懒翰粌H作為鉆井包就位支撐，平臺(tái)運(yùn)營期間鉆井包需在其上滑動(dòng)就位以覆蓋平臺(tái)所有井口鉆完井作業(yè)。還需預(yù)留鉆井包拆除方案技術(shù)冗余，從西側(cè)組塊布置連續(xù)滑道梁，鉆井包自行滑移至鉆井船復(fù)員。因此滑道梁就位精度要求極高，超過了中國海洋石油總公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/HS 2007.2-2002 3.10.7中常規(guī)水平度、平行度誤差要求[1]，提升至苛刻的2mm誤差標(biāo)準(zhǔn)。

滑道梁的安裝精度與組塊的精度密切相關(guān)，而組塊的精度則依賴于導(dǎo)管架水平度[4]及過渡段的安裝精度，項(xiàng)目特制的三件分段式過渡段通過全過程測量控制最終精度控制優(yōu)異。

為滿足鉆井包精就位可操作性與高精度要求，在平臺(tái)南側(cè)滑道梁旁預(yù)制鉆井包就位導(dǎo)向。采用拼接大尺寸工字鋼加斜撐形式保證強(qiáng)度，內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)平滑斜面引導(dǎo)鉆井包井架底座結(jié)構(gòu)平順精確就位。

4 海上吊裝就位

海上吊裝前準(zhǔn)備工作完成后，確認(rèn)鉆井包海上試吊成功后，通知進(jìn)行100%切除綁扎固定，開始海上起吊。主鉤逐漸加力至鉆井包底座與運(yùn)輸駁船的支撐結(jié)構(gòu)完全分離，繼續(xù)吊起一定高度后，通過旋轉(zhuǎn)吊機(jī)扒桿與絞錨移船相結(jié)合方式，使鉆井包到達(dá)組塊西側(cè)預(yù)定就位通道起始位置。通過變幅和旋轉(zhuǎn)扒桿等操作，結(jié)合導(dǎo)向絞車調(diào)整鉆井包朝向，使鉆井包沿就位通道到達(dá)設(shè)計(jì)位置上沿，保持與就位導(dǎo)向適當(dāng)接觸。吊車指揮人員通過觀察鉆井包擺動(dòng)周期和幅度，指揮吊機(jī)主鉤擇機(jī)下放，使鉆井包順利、安全就位于滑道梁設(shè)計(jì)位置[5]。

5 結(jié)語

海洋工程行業(yè)近年來，伴隨著海洋石油行業(yè)的成熟和創(chuàng)新型發(fā)展，以及海上風(fēng)電施工高峰期大量突破和挑戰(zhàn)性實(shí)踐，超高型結(jié)構(gòu)物整體吊裝案例愈來愈多。本文通過超高型鉆井包海上整體安裝成功案例分析，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)分享交流，用實(shí)踐證明了該工藝有效可行。