毛建斌，辛?xí)暂x，尹曉明，高 峰，伊 鋒

[ 1.海洋石油工程股份有限公司 天津 300451；2.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司 天津 300457 ]

0 引 言

中國(guó)海洋石油平臺(tái)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，設(shè)計(jì)趨向標(biāo)準(zhǔn)化，可以最大化節(jié)約前期調(diào)研周期、設(shè)計(jì)周期和場(chǎng)地、建造、安裝等資源。

海洋平臺(tái)工業(yè)化的發(fā)展促進(jìn)了平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，但這一過程中也逐漸受到有些部件無(wú)法標(biāo)準(zhǔn)化的影響［1］。在制造過程中，部件設(shè)計(jì)、采辦、加工等一個(gè)或多個(gè)環(huán)節(jié)的修改會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期或建造和檢驗(yàn)費(fèi)用的增加。

部件標(biāo)準(zhǔn)化在平臺(tái)布置、主結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)后節(jié)省施工工期，設(shè)計(jì)方只需按照標(biāo)準(zhǔn)圖核算和選擇通用部件，建造方可市場(chǎng)采購(gòu)或自制標(biāo)準(zhǔn)件，現(xiàn)場(chǎng)按照標(biāo)準(zhǔn)化工藝組裝即可。采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)、建造、安裝、檢驗(yàn)等不僅可以縮短設(shè)計(jì)、建造工期，降低采購(gòu)成本，也能減少非標(biāo)準(zhǔn)化部件使用數(shù)量，進(jìn)而促進(jìn)海洋平臺(tái)工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，減少維護(hù)費(fèi)用，最終達(dá)到縮短項(xiàng)目建設(shè)周期和減少全生命周期費(fèi)用的目標(biāo)［2-3］。

研發(fā)符合中國(guó)海油平臺(tái)特點(diǎn)和需求的通用部件標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品系列，按照“產(chǎn)品化原則”實(shí)現(xiàn)通用部件標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而形成“標(biāo)準(zhǔn)件”。將工程設(shè)施建造原有“串行”流程最大化“并行”，實(shí)現(xiàn)“大規(guī)模定制”和“工廠化制造”，提高陸地建造效率和質(zhì)量，為設(shè)施模塊“集成化”提供基礎(chǔ)，進(jìn)而提升模塊集成化程度。

1 海洋平臺(tái)部件現(xiàn)狀

目前，海洋平臺(tái)的部件按專業(yè)劃分主要包括結(jié)構(gòu)、配管、電氣、儀表、舾裝、機(jī)械、防腐、通信等。由于海洋油氣開發(fā)特點(diǎn)，各項(xiàng)目中設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求存在差異，呈現(xiàn)的特點(diǎn)是4個(gè)海域不統(tǒng)一、同一海域不同油氣田不統(tǒng)一、同一油氣田同類部件也存在差異，所以非標(biāo)部件多、產(chǎn)品系列多。

通過近些年的平臺(tái)工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，部件逐漸呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化趨勢(shì)，如受平臺(tái)布置影響較小的陽(yáng)極塊、靠船件將軍柱、踏步、托架支架等已基本具備標(biāo)準(zhǔn)化的條件；而受海洋平臺(tái)布置、重量、重心和結(jié)構(gòu)規(guī)格決定的插尖、吊點(diǎn)、滑靴等結(jié)構(gòu)件仍需要在海洋平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上實(shí)施部件標(biāo)準(zhǔn)化。

基于部件系列化，需要系統(tǒng)分析部件種類、數(shù)量，結(jié)合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)、部件不同特點(diǎn)，制定差異化解決方案，最終從總體上形成系統(tǒng)的解決方案。

2 部件設(shè)計(jì)方法比較

海洋平臺(tái)工業(yè)化的發(fā)展促進(jìn)了平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。部件的常規(guī)建設(shè)流程與標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)流程如圖1、2所示，常規(guī)建設(shè)流程與部件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法對(duì)比如表1所示。

圖1 平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化常規(guī)建設(shè)流程Fig.1 Conventional construction process of components

圖2 部件標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)流程Fig.2 Standardized construction process of components

表1 設(shè)計(jì)方法對(duì)比Tab.1 Comparison of design methods

部件采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)后，將縮短詳細(xì)設(shè)計(jì)周期，并依據(jù)前期設(shè)計(jì)方案提供可以選擇的部件庫(kù)，進(jìn)而提高前期設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度。

3 通用部件選取原則（以結(jié)構(gòu)專業(yè)為例）

以結(jié)構(gòu)專業(yè)為例，對(duì)通用部件選取原則進(jìn)行分析。

3.1 結(jié)構(gòu)部件應(yīng)用現(xiàn)狀

結(jié)構(gòu)部件分導(dǎo)管架和上部組塊兩部分，導(dǎo)管架受平臺(tái)布置影響較小，主要受環(huán)境和上部組塊操作荷載影響。近些年，平臺(tái)建設(shè)趨于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，導(dǎo)管架平臺(tái)主結(jié)構(gòu)趨于標(biāo)準(zhǔn)化，主軸尺寸、主腿和隔水套尺寸區(qū)域趨于系列化；結(jié)構(gòu)部件如靠船件將軍柱、受系列化尺寸影響較小的井口導(dǎo)向及井口導(dǎo)向鍥塊，趨于標(biāo)準(zhǔn)化。

上部組塊受平臺(tái)布置影響較大，如樓梯需根據(jù)不同平臺(tái)布置調(diào)整角度和長(zhǎng)度，工作間、墻皮等受空間布置影響需調(diào)整空間尺寸，吊機(jī)臂支撐架等受不同平臺(tái)吊機(jī)制約，需專項(xiàng)設(shè)計(jì)或進(jìn)一步研究通用系列化方案；而受平臺(tái)布置影響較小的欄桿、插尖、吊點(diǎn)等具備部件系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的條件。

3.2 結(jié)構(gòu)通用部件清單選取原則

①不受平臺(tái)布置和海域影響的結(jié)構(gòu)部件可直接實(shí)施通用標(biāo)準(zhǔn)化，如靠船件將軍柱，欄桿可通用，如圖3所示。

圖3 將軍柱、欄桿實(shí)體圖Fig.3 Figure of king post and handrail

②雖受平臺(tái)布置影響，但平臺(tái)主軸尺寸、隔水套管、主結(jié)構(gòu)等實(shí)施系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)后，結(jié)構(gòu)部件可依據(jù)平臺(tái)主結(jié)構(gòu)型式的系列化而實(shí)現(xiàn)部件的系列化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，如井口導(dǎo)向鍥塊、插尖、可移動(dòng)艙口蓋、吊點(diǎn)等。

③受平臺(tái)布置影響較大，如樓梯梯段需在目標(biāo)平臺(tái)基礎(chǔ)上實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。隨著平臺(tái)布置逐步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，可在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)定角度和高度，并適當(dāng)拓展，以適應(yīng)不同的平臺(tái)布置。

4 研究技術(shù)路線

工程設(shè)施型號(hào)不一，給通用部件產(chǎn)品化帶來(lái)了難度和挑戰(zhàn)。通用部件數(shù)量多且繁雜，各專業(yè)更需詳細(xì)梳理分析，形成通用部件標(biāo)準(zhǔn)化頂層規(guī)劃，按照不同類型、不同原則研究標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)有重要意義的部件形成產(chǎn)品化技術(shù)文件。首先將研究對(duì)象進(jìn)行分類，然后對(duì)每一類分別進(jìn)行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，最后完成使用建議編寫。通用部件研究基本流程如圖4所示。

圖4 通用部件研究基本流程Fig.4 Basic flow of standardized components research

以欄桿為例。平臺(tái)欄桿大類上可分為防護(hù)欄桿和防撞欄桿，結(jié)合平臺(tái)環(huán)保要求，再將欄桿分為防溢和不防溢類型。在分大類基礎(chǔ)上，結(jié)合欄桿受力特征和使用功能、車輛運(yùn)輸能力和現(xiàn)場(chǎng)施工精度控制等狀況，將防護(hù)欄桿系列劃分為1跨—5跨［4-5］、防撞欄桿系列劃分1跨—4跨等，對(duì)系列化欄桿進(jìn)行材料、規(guī)格、跨距、結(jié)構(gòu)型式等標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，并完成設(shè)計(jì)依據(jù)、材料選擇、實(shí)用荷載、安裝運(yùn)輸?shù)确矫娴氖褂媒ㄗh。

對(duì)欄桿適用范圍進(jìn)行研究和建議：適用于中國(guó)海洋石油國(guó)內(nèi)或采用中國(guó)海洋石油標(biāo)準(zhǔn)的海上設(shè)施上部模塊和生活樓的欄桿等；適用于新建、改建和擴(kuò)建的海上油（氣）田開發(fā)工程，包括海上固定平臺(tái)、浮式生產(chǎn)系統(tǒng)上部模塊等。

欄桿包括鋼制固定式防護(hù)和防撞欄桿、可拆卸防護(hù)和防撞欄桿，以及帶鏈欄桿等的形式、材料、節(jié)點(diǎn)、材料表等，可供設(shè)計(jì)、加工、建造、安裝、采辦、造價(jià)等使用；不適用于設(shè)備檢修處、樓梯和火炬臂處的欄桿和立柱、斜撐、墻皮等。

5 通用部件標(biāo)準(zhǔn)化意義

①實(shí)現(xiàn)采購(gòu)模式由“項(xiàng)目采購(gòu)”向“批量采購(gòu)”的轉(zhuǎn)變。一方面，解決原材料采辦周期較長(zhǎng)、采辦后還需考慮加工周期、建造方多次追加采購(gòu)等問題；另一方面，“批量采購(gòu)”可以增加議價(jià)能力和降低采辦費(fèi)用。

②解決平臺(tái)部件在平臺(tái)建設(shè)過程中因設(shè)計(jì)、采辦、制造、安裝等某個(gè)環(huán)節(jié)修改、調(diào)整而影響項(xiàng)目總工期的情況。建造方將實(shí)現(xiàn)由來(lái)料加工轉(zhuǎn)變?yōu)閬?lái)件組裝的重大轉(zhuǎn)變，進(jìn)而提高建設(shè)效率。

③減少設(shè)計(jì)階段的技術(shù)澄清工作量，優(yōu)化縮短設(shè)計(jì)周期，同時(shí)有利于形成采辦、制造、安裝、檢驗(yàn)、維保等標(biāo)準(zhǔn)化流程和程序文件。

④通用部件標(biāo)準(zhǔn)化和平臺(tái)工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化相互促進(jìn)、相互影響，平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化有助于通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施，而通用部件的標(biāo)準(zhǔn)化有助于提高平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化程度。

⑤采用通用部件將減少設(shè)計(jì)圖紙量，便于一體化建造、涂裝。一體化涂裝如圖5所示。

圖5 一體化涂裝Fig.5 Integration of coating

6 結(jié) 論

海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)專業(yè)目前的設(shè)計(jì)流程是先出主結(jié)構(gòu)圖、后出部件圖，建造場(chǎng)地收到部件圖后才能進(jìn)行加工預(yù)制。采用標(biāo)準(zhǔn)化通用部件后，以欄桿為例，詳設(shè)階段主要出欄桿布置圖，增加通用部件引用說(shuō)明，不出欄桿典型標(biāo)準(zhǔn)圖。建造方只需知道數(shù)量和選用的標(biāo)準(zhǔn)圖后即可安排預(yù)制，像欄桿這樣的輔助結(jié)構(gòu)也可以從市場(chǎng)直接采購(gòu)，從用工分配上可以削峰填谷和提高建造效率，并能實(shí)現(xiàn)一體化涂裝。

綜上，基于目前中國(guó)海洋石油建設(shè)工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，通用部件標(biāo)準(zhǔn)化工作亟需展開。通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施將減少設(shè)計(jì)階段的技術(shù)澄清工作量、縮短設(shè)計(jì)周期，同時(shí)有利于形成采辦、制造、安裝、檢驗(yàn)、維保等標(biāo)準(zhǔn)化流程和程序文件。