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        組塊重量超越導管架設計極限重量應對

        2023-12-09 06:42:28譚紅瑩
        石化技術 2023年12期
        關鍵詞:設備設計

        譚紅瑩

        海洋石油工程股份有限公司 天津 300451

        1 概述

        海洋平臺分為下部導管架和上部組塊兩部分,導管架設計主要有導管架結構和防腐專業(yè),組塊設計涉及工藝、總體、結構、電氣、儀表等近十個專業(yè)。導管架設計和組塊在詳細設計階段同時開始,而導管架設計需要上部組塊的重量作為設計基礎,但由于現(xiàn)在海洋平臺開發(fā)周期的需求,導管架通常要在詳細設計前期就要完成設計并開工建造,而此時組塊設計剛開始不久,就需要給導管架提供重控。這時期的重控通常按照前期設計階段的估算結合經(jīng)驗提供,但有時由于各種原因導致詳設初期階段的重控遠大于前期階段重控,這就會對導管架的設計產(chǎn)生較大影響,可能需要增大構件管徑和壁厚,超出的再大甚至可能需要改變導管架設計方案,如增大樁徑,這樣就會對工期產(chǎn)生嚴重影響,因此此時需要充分核實重控,在保證重控的可靠的基礎上最大程度地減少對項目的影響。本文以工程實例說明遇到此類問題的解決方案。

        2 工程實例

        2.1 平臺概況

        此工程新建中心處理平臺CEPB是一座集生產(chǎn)及生活為一體的8腿導管架中心平臺,平臺組塊采用浮托法安裝,導管架工作點間距為22m×(12m+48m+12m),設有三層甲板。

        上層甲板主要布置鉆機設備模塊和支持模塊、燃氣透平發(fā)電機組、TEG再生橇和120人生活樓,并為后期預留了6臺濕氣壓縮機及其輔助設施的空間。

        中層甲板主要布置井口區(qū)、生產(chǎn)處理設施、凝析油處理系統(tǒng)、化學藥劑注入撬、燃料氣系統(tǒng)、天然氣壓縮設施、公用設施及電氣房間。

        下層甲板布置清管球收發(fā)球裝置、閉排系統(tǒng)、火炬分液罐、段塞流捕集器、化學藥劑注入撬、凝析油處理單元、TEG脫水系統(tǒng)以及淡水、海水、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、消防泵等公用系統(tǒng)設備。

        導管架結構8腿12個裙樁,樁徑96in,入泥127m

        2 設計重控情況

        2.1 基本設計重控

        組塊操作重選取24800MT,組塊極端重取整后22600MT用于導管架在位分析,導管架結構滿足要求。

        2.2 詳設初期A3 版重控結果

        詳細設計啟動后,各專業(yè)提供組塊重控以供導管架設計,發(fā)現(xiàn)詳設A3版重控超出了前期確定的導管架極限重量,具體見下表1。

        表1 A3版重控匯總

        表2 鉆機模塊基設與詳設A版及A1版的操作重與極端重對比

        導管架依據(jù)A3版重控進行設計核算,計算時重量取整,重心±0.5m,即操作重26700MT,(-4.38,-0.76,33.0),極端重25500MT,(-4.58,-0.74,33.0),部分桿件uc接近或超過1.0,不滿足要求。

        2.3 詳設A5 版重控核實及結果

        A3版重量超出導管架設計極限后,項目組對組塊重量、重心持續(xù)優(yōu)化,更新至A5版重控,并詳細分析了重量超出前期階段重量的原因,以確保最新重控的可靠性。

        2.3.1 導致重量增加的方案變化

        (1) 全壓設計方案

        基設0A版較準0版井口管線調整為全壓設計;管匯變?yōu)?套22寸管匯,但其中超級雙相不銹鋼22寸10000psi的關斷閥、4寸以上DBB閥、管線極難采辦。 8”出油管線應力分析存在極大風險;考慮到采辦的可行性,詳設將管匯改為3套14”,出油管線也改為4”和6”,需要擴充甲板170m2。

        全壓設計因管線、閥門等壓力等級升高、壁厚增加,管匯數(shù)量增加以及相應甲板擴充均導致重量增加,基本設計維持(0)版重控,沒有更新相應重量。

        (2)橇塊線變化

        撬塊范圍變化:因采辦策略調整,基本設計(0)版與基本設計B版相比,調整了容器設備的橇塊線,主要包括:分離器、換熱器等壓力容器。設備內的隔離閥、調節(jié)閥、BDV、PSV、流量計等工藝閥門和儀表設備均移至橇塊線外,導致配管和儀表專業(yè)重量增加,基本設計(0)版重控機械專業(yè)已減去了管線、儀表、閥門等重量,但配管和儀表專業(yè)未增加相應的重量。

        橇塊線調整后,配管專業(yè)增重248噸,儀表專業(yè)增重81.57噸。

        (3) 換熱器方案

        基本設計(0)版換熱器估重偏輕,后基設提供更新版換熱器重量,與基設(0)版增重409噸,詳設估重與基設更新重量基本一致,較基設(0)版增重337噸。低溫換熱器方案按2臺估重。

        (4)鉆機模塊

        A3版重量超出導管架設計極限后,鉆機模塊1項目組也對其重量進行優(yōu)化減重,分別提供了A版和A1兩版重控。

        2.3.2 A5版重控與基設(0)版重控對比

        通過核實梳理各專業(yè)重量,確認得出A5版重控操作重比基本設計(0)重1660噸。

        2.3.3 詳設A5版重控導管架核算結果

        (1) 詳設A5版重控折減

        導管架依據(jù)A5版重控和設計規(guī)格書對設計重量進行折減,活荷載操作重量折減50%;除鉆修井重量外,極端荷載按照(操作重-干重)*0.75計算;鉆修井重量極端重量采用詳設A1版,西南井位。導管架計算重量操作重26009噸,極端重24391噸。

        (2) A5版重控核算結果

        根據(jù)此重控對原導管架進行核算,較多桿件uc值超過0.95,A1腿uc超1.0。

        調整UC值較大的桿件壁厚,共增加21噸鋼材,調整后桿件應力在0.9左右,較為合理。

        2.4 后續(xù)管控

        通過優(yōu)化重控,調整局部構件2壁厚,解決了重控超于導管架極限重量不滿足要求的問題,但后續(xù)要持續(xù)進行重量控制。

        (1)各專業(yè)以A5版重量作為不可超越重量與重心,后續(xù)設計持續(xù)向有利于重量、重心條件的方向優(yōu)化。

        (2)后期在采辦設備時,業(yè)主和工程項目組需按照重控嚴格控制設備的重量。

        (3)在招標過程中,及時將設備重量信息反饋給詳設項目組,便于詳設更新重控。

        (4)對于已中標的廠家設備,要求廠家嚴格控制設備重量尺寸,不能超過投標時的重量尺寸。

        3 結束語

        此工程實例詳設初期發(fā)現(xiàn)組塊重量超過前期確定的導管架設計極限重量,導管架構件不滿足,增大導管架樁徑可以解決此問題,但鋼材量要大幅增加,且設計工期會顯著增加。導管架建造工期至少后移兩到三個月,對工程影響很大。因此聚焦對重量的核實和優(yōu)化,特別是鉆機模塊的重量和一些大型設備設施的重量優(yōu)化,經(jīng)各設計方優(yōu)化,將重量大幅降低,導管架僅進行了局部構件的調整解決了此問題,避免了導管架重新設計對項目工期的影響。因此,對于導管架設計,一旦出現(xiàn)后期重控超重的情況,最佳方案是采取措施降低重量,避免導管架設計的大方案變化。

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