金信岑，徐進，程微，倪鵬，肖曉凌，李宗偉

(1. 深圳市杉葉實業(yè)有限公司，廣東 深圳 518067；2.上海水下救撈工程技術(shù)研究中心，上海 200090)

恩平油田“海洋石油118”FPSO采用可解脫的內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點系泊系統(tǒng)(STP)，其系泊系統(tǒng)設(shè)計壽命為30年，系泊上錨纜采用快接式的水面連接安裝方式。2020年的水下檢測中發(fā)現(xiàn)多根系泊錨纜快速接頭連接器公頭部件有部分鋼珠脫出，難以保證其設(shè)計載荷，如不及時修復(fù)，遇上強臺風時一旦系泊系統(tǒng)受損，可能最終導致整個油田停產(chǎn)，給公司造成不可估量的產(chǎn)量損失[1]。根據(jù)單點系泊系統(tǒng)供應(yīng)商APL的建議，應(yīng)將系泊連接器快速接頭更換為永久固定接頭，施工方法應(yīng)參考單點初始安裝方法，將FPSO停產(chǎn)解脫后利用工程船船吊將單點提拉出水面，在甲板上進行快速接頭更換。如實施此方案，油田至少需停產(chǎn)3個月，會造成巨額工程費用和油田停產(chǎn)帶來的巨大經(jīng)濟損失。為保證FPSO的安全及油田的不間斷生產(chǎn)，考慮對FPSO在位不停產(chǎn)更換單點系泊系統(tǒng)錨纜連接器。

1 系泊連接器簡介

其單點系泊系統(tǒng)由12條錨腿分3簇組成，連接于單點，每條錨腿由錨樁、錨鏈和上錨纜組成，通過系泊連接器連接至單點轉(zhuǎn)塔，使FPSO保持在限定點內(nèi)，一旦連接器受力脫開，F(xiàn)PSO就會脫離限定點位，損壞輸油管道和高壓電纜。

連接器快速接頭上部分(母頭部件)與單點轉(zhuǎn)塔相連，下部分(公頭部件)與上錨纜相連接。單點初始安裝時，快速接頭上部分預(yù)先與轉(zhuǎn)塔連接，快速接頭下部分與上錨纜連接，海上施工時由工程船船吊吊住單點，在工程船甲板上將連接器快速接頭上下部分對接，實現(xiàn)快速安裝。安裝后連接器快速接頭下部分上的鋼珠在液壓驅(qū)動下凸出，與連接器快速接頭上部分的內(nèi)滑槽貼合張緊固定，承受整體錨纜重量及錨腿張力，見圖1a)。舊連接器長度2.46 m，水面重量約4 t。

新連接器具有與舊連接器相同的長度和接頭，不同的是其采用整體結(jié)構(gòu)。水上重量約2.5 t，見圖1b)。

圖1 海洋石油118單點系泊連接器對比

2 施工方案確定

2.1 FPSO限位要求的確定

在FPSO在位不停產(chǎn)單點系泊系統(tǒng)維修作業(yè)中，需限位船對FPSO進行限位，以滿足空潛作業(yè)對FPSO單點浮筒設(shè)計中心點偏移和FPSO艏向的精度需求。參考南海某FPSO單點浮筒解脫與回接作業(yè)中FPSO限位要求[2]，結(jié)合本次施工工藝的特點，以及空潛安裝、拆卸上錨纜連接頭階段剩余張力最小的原則，確定FPSO精準限位在單點浮筒設(shè)計中心位置±0.5 m位置以內(nèi)，F(xiàn)PSO艏向控制在±0.5°以內(nèi)。

2.2 潛水作業(yè)方式的確定

根據(jù)GB 26123—2010的要求，潛水現(xiàn)場應(yīng)有供潛水員安全入水和出水的設(shè)備；當甲板面與水面的距離大于3 m時應(yīng)用潛水吊籠。進行FPSO單點系泊連接器更換，可以在潛水作業(yè)支持船或者將FPSO作為潛水作業(yè)支持平臺進行FPSO單點系泊連接器的更換。

以潛水作業(yè)支持船為潛水作業(yè)支持平臺進行單點作業(yè)時，潛水作業(yè)支持船“69”式靠泊在FPSO一側(cè)，潛水員從支持船船艉下水，其優(yōu)點是潛水支持船干舷低，入出水方便，只需要采用1套潛水員入出水下系統(tǒng)，潛水梯作為應(yīng)急入出水，也利于水面照料人員掌握潛水員水下動態(tài)和施工工索具和拆裝工裝的水下轉(zhuǎn)遞，在發(fā)生水下應(yīng)急情況時救援方便；缺點是增加了施工船舶費用和支持船靠泊作業(yè)工作量，靠泊受FPSO船艏海況影響更大，作業(yè)效率較低。

以FPSO為潛水作業(yè)支持平臺進行潛水作業(yè)時，F(xiàn)PSO需要有足夠的甲板空間進行潛水員入出水系統(tǒng)、集成式潛水控制系統(tǒng)、潛水減壓艙等的布置以建立潛水站，優(yōu)點是可縮減船舶費用和靠泊作業(yè)工作量，提高作業(yè)效率，但需要增加1套備用潛水員入出水系統(tǒng)[3-4]，以滿足待命潛水員應(yīng)急救援的入出水對獨立入出水系統(tǒng)的要求；同時會增加FPSO甲板危險區(qū)域焊接作業(yè)的風險。

本項目為在單點底部進行的定點作業(yè)，綜合考慮作業(yè)效率、費用及安全性，確定采用以FPSO為潛水作業(yè)支持平臺、雙出入水系統(tǒng)1用1備下水的潛水作業(yè)方式，潛水員入出水系統(tǒng)在FPSO甲板采用綁扎的方式機械固定，其布置見圖2。

圖2 海洋石油118 船艏兩套潛水員入出水系統(tǒng)布置

2.3 拆裝工藝的選擇

系泊連接器更換的重點是將舊的快速接頭式連接器從轉(zhuǎn)塔和上錨纜拆除回收，替換新的整體式連接器重新安裝連接。為此，提出3種拆裝工藝方案。

2.3.1 整體拆除與整體安裝

整體拆除整體安裝，指舊連接器連同上錨纜整體從單點處拆除，整體傳遞給主作業(yè)工程船，在主作業(yè)工程船甲板將舊連接器從上錨纜拆除，再安裝新連接器到上錨纜，然后整體回傳到單點底部，連接到單點轉(zhuǎn)塔。

上錨纜懸垂狀態(tài)下整體濕重約8.5 t，舊連接器重約4 t，因此空氣潛水需要在上錨纜安裝空氣提升袋等輔助工具，將連接器頂端的銷軸拆下，整體下放至單點底部。

此時主作業(yè)船靠近FPSO，將船艉的2臺絞車鋼絲繩，通過FPSO絞車及ROV牽引傳遞到單點底部并由潛水員將鋼絲繩掛到滑輪上，見圖3。此時主作業(yè)距離FPSO約45 m。

圖3 水下鋼絲繩牽引安裝示意

潛水員利用索具將拆下的上錨纜和連接器連接到主作業(yè)絞車。主作業(yè)2臺絞車協(xié)調(diào)交替收放，將上錨纜和連接器整體傳遞至主作業(yè)船艉。此時主作業(yè)工程船利用船吊將上錨纜和連接器整體吊裝上甲板，見圖4。

圖4 主作業(yè)將上錨纜和連接器整體吊裝上船

主作業(yè)工程船將上錨纜和連接器吊裝上船以后，甲板工拆除舊連接器，更換新連接器。通過船吊傳遞入水，2臺絞車收放，將其傳遞到單點底部。

潛水員利用吊索具，將上錨纜和連接器整體回裝，連接到轉(zhuǎn)塔。

2.3.2 單獨拆除與整體安裝

即空氣潛水先拆除上錨纜， 主作業(yè)將其回收至甲板，潛水員再從轉(zhuǎn)塔拆除舊連接器。主作業(yè)甲板將新連接器安裝到上錨纜后，將上錨纜和連接器整體回傳至單點由空氣潛水完成連接。

空氣潛水員在上錨纜安裝吊索具輔助，將上錨纜與舊連接器的銷軸拆下。

主作業(yè)船靠近FPSO約45 m，按照2.3.1同樣的方式，將上錨纜回收至主作業(yè)工程船甲板。并將新的連接器安裝到上錨纜。

潛水員繼續(xù)拆除舊連接器與單點轉(zhuǎn)塔連接的銷軸。拆除后，將其回收至FPSO甲板。

主作業(yè)工程船利用船吊和2臺絞車配合，將連接好的上錨纜和連接器傳遞到單點底部。此時，潛水員水下安裝吊索具，將其回接至單點轉(zhuǎn)塔。方法與整體安裝方式相同。

2.3.3 單獨拆除與單獨安裝

即在飽和潛水先將錨腿底部解脫，釋放錨腿到自然懸垂狀態(tài)后，由空氣潛水拆除上錨纜并在單點底部臨時懸掛，再拆除舊連接器，利用FPSO吊機將其回收。再通過FPSO吊機輔助，下放安裝新連接器，并重新連接上錨纜。

潛水員利用吊索具和空氣提升袋將上錨纜提拉減負，減小銷軸與連接器之間摩擦力，利于水下液壓銷軸拆卸工具的拆卸，從而拆除上錨纜與舊連接器的銷軸。上錨纜下放并臨時懸掛在單點底部。再通過吊索具和空氣提升袋提拉舊連接器，拆除與轉(zhuǎn)塔連接的銷軸，見圖5。

此時，利用FPSO甲板上2臺絞車及FPSO船艏吊機，將舊連接器提拉出水，回收至甲板(見圖6)，再通過與回收相反的過程，將新連接器傳遞入水。

新連接器入水并傳遞至單點底部后，潛水員利用單點底部吊點索具，將新連接器提拉到位，安裝銷軸。

臨時懸掛的上錨纜，通過吊索具，移到新的連接器底部，對孔，安裝銷軸。

飽和潛水海床面完成錨腿回接，整個安裝工作完成。

2.4 拆裝工藝方案的確定

3種拆裝工藝方案總體對比見表1。

表1 3種安裝工藝比較(單條錨腿)

整體拆裝、單獨拆除整體安裝需要主作業(yè)工程船貼近FPSO作業(yè)，需反復(fù)傳遞、拆裝2根大噸位絞車鋼絲繩到單點底部。一方面，大噸位的絞車鋼絲繩由于其重量重、饒性差，潛水員水下懸空操作困難較大；另一方面由于單點底部與側(cè)面合適載荷吊耳極少，相對各錨腿，其傳遞路由角度、空間受限極大，且對于一直處于動力定位控制狀態(tài)下的主作業(yè)工程船，在艏向限位控制狀態(tài)下的FPSO，其因洋流等多方面因素影響而動態(tài)變化，主作業(yè)工程船與FPSO兩船貼近作業(yè)且有鋼絲繩相關(guān)聯(lián)，一旦有異常將很難避讓，因此風險極大；同時，主作業(yè)工程船貼近FPSO作業(yè)，潛水作業(yè)將面臨涉及動力定位方式的作業(yè)風險控制[5]。

采用第三種安裝工藝，能避免上述風險，但需要FPSO吊機配合協(xié)同作業(yè)，增加了FPSO作業(yè)面水面水下聯(lián)合吊裝風險。經(jīng)各方評估，確定管理界面，且水面水下聯(lián)合吊裝在同一作業(yè)區(qū)域，溝通更為方便有效；吊裝同處于FPSO一個基本穩(wěn)定的設(shè)施，吊裝中動態(tài)控制的風險更低。

盡管第三種施工工藝會增加空氣潛水水下拆裝次數(shù)，增大工作量，但潛水員拆除或安裝的上錨纜整體重量減輕，水下更容易操作和調(diào)整，能減少受主作業(yè)施工船舶的影響，也能利用吊索具對連接器或上錨纜更好地提拉或調(diào)向，實際效率更高，工期更短，風險更好管控。

3 水下提升技術(shù)運用

采用連接器單獨拆裝方式進行作業(yè)，拆除重量分別為8.5、4.0 t,安裝重量分別為2.5、8.5 t，且海洋石油118單點結(jié)構(gòu)設(shè)計為水下不可拆卸，單點浮筒周圍無可利用的吊點，上錨纜基座空間狹窄，潛水員水下作業(yè)困難，風險較高。為此，在上錨纜的拆卸、傳遞、臨時懸掛和回接過程中均采用空氣提升袋進行水下提升減負。盡管該工藝增加了空潛的部分作業(yè)量，但較以往類同項目的作業(yè)方式，降低了FPSO拖尾限位的控制精度，減少受外界施工船舶交叉作業(yè)如水下進行鋼纜傳遞的風險[6]，解決了水下起重的無可用懸掛吊點的難題。

4 結(jié)論

1)相比原停產(chǎn)維修的建議，F(xiàn)PSO在位不停產(chǎn)更換單點系泊系統(tǒng)錨纜連接器技術(shù)方案是可行的，且更具經(jīng)濟效益。

2)單點在線維修必須確保FPSO精準限位，要求限位組具備豐富的限位作業(yè)經(jīng)驗，同時考慮突發(fā)惡劣氣象影響，否則，失效后果嚴重。

3)以FPSO主甲板作為潛水作業(yè)支持平臺，可提高工作效率，但需同時考慮潛水設(shè)備在FPSO危險區(qū)域的焊接固定問題，以及在惡劣天氣FPSO橫搖時，設(shè)備的穩(wěn)定性。

4)采用前文所述方式，并結(jié)合水下空氣提升袋的使用可以減輕拆裝時的水下重量，降低作業(yè)風險，但施工中需遵循相關(guān)的規(guī)范、標準的要求，以規(guī)避水下空氣提升袋使用帶來的次生風險。