海洋平臺浮托安裝分析及其關鍵技術*

王樹青,陳曉惠,李淑一,楊文龍,李華軍

(中國海洋大學工程學院,山東省海洋工程重點實驗室,山東青島266100)

海洋平臺浮托安裝分析及其關鍵技術*

王樹青,陳曉惠,李淑一,楊文龍,李華軍**

(中國海洋大學工程學院,山東省海洋工程重點實驗室,山東青島266100)

大型海洋工程結構一般采用吊裝法進行海上安裝。隨著海洋結構物重量的不斷增大以及受到起重船吊裝能力的限制,大型海上結構物浮托安裝技術正成為海上施工安裝的1種新方法,并成功應用于淺海固定式平臺大型組塊和深海浮式海洋平臺的海上安裝。本文介紹了海洋平臺海上浮托安裝的步驟、關鍵緩沖設備,列舉了一些國內外的安裝工程實例,指出了浮托法的關鍵技術,最后針對某工程實例,利用SESAM軟件進行浮托法水動力分析。

海洋平臺;大型組塊;浮托法;海上安裝

隨著海洋石油工業的發展,油氣資源開發力度不斷加大,油氣開采由淺海向深海不斷邁進,海洋結構物,特別是大型海洋結構物越來越多,各種類型的海上平臺正向大型化、綜合化方向發展,單個平臺上部組塊的質量從2 000～10 000 t以上,而海上起重能力的發展速度遠遠跟不上模塊重量的增長速度。以前使用的在海上進行設備安裝施工方法已遠遠不能滿足要求。由于浮吊起重能力及當地水深的限制,以及海上安裝的巨額成本,迫使國內外各公司尋找經濟的平臺安裝就位方法。

海洋平臺浮托安裝法(簡稱:浮托法)是相對于傳統的吊裝法而言的,傳統的吊裝法是利用海上浮吊把上部組塊吊起后安裝到導管架上,而浮托法則是通過調節駁船的吃水差,利用浮力把組塊浮托安裝到導管架上。與吊裝法相比,浮托法解決了超大、超重組塊的海上安裝問題,避免了采用傳統的大型海洋結構物分塊吊裝安裝方案可能造成的繁瑣的作業程序,減少了海上連接調試的時間。

浮托安裝技術已經發展多年,它通過海上安裝成功地將整體上部組塊安裝到不同的固定式結構或浮式海洋平臺上[1-2]。1983年,Philip s M aureen Project成功將質量達18 600 t的生產平臺上部組塊采用浮托技術安裝成功[3];2005年,中國海洋石油工程股份有限公司首次運用浮托法海上安裝新工藝,成功地將質量達7 200 t的渤海南堡35-2油田中心平臺整體安裝到導管架上[4],為我國大型海上平臺安裝作業和技術發展提供了經驗。應用浮托技術進行安裝的海洋平臺種類也越來越多,主要包括導管架平臺,重力式平臺,張力腿平臺以及Spar平臺等結構型式。

浮托法是1種安全、可靠、經濟的施工技術。目前國外已有學者對上部組塊浮托法安裝進行了研究[5],這些研究為平臺的安裝、施工提供了依據。國內海上浮托新工藝的成功實踐,為今后我國大型平臺結構的海上浮托安裝提供了經驗和重要參考依據[6-8]。國內雖然有浮托安裝成功的實例,但目前關于浮托法的現狀、關鍵技術、分析過程、關鍵設備、發展趨勢等卻鮮有報道。本文對浮托安裝技術進行了詳細的總結,介紹了浮托法的過程、關鍵設備,總結了國內外浮托法的工程實例,結合某擬建實際工程,利用SESAM軟件進行分析計算,總結了浮托法的研究難點和技術關鍵。

1 浮托法

1.1 浮托安裝主要程序

海洋平臺浮托安裝,是指建造完成后的平臺上部組塊由駁船運載駛入大開口導管架,并拋錨完成定位,進而完成海上安裝工作。浮托安裝的主要程序如下:(1)滑移裝船(Loadout) 平臺上部組塊在陸地整體建造完成后,進行整體滑移裝船,使其兩側的平臺腿懸空于駁船船舷的外側,并進行臨時固定綁扎處理(比如甲板支撐裝置DSU)。如圖1為國內某大型組塊裝船圖;此時導管架已經在指定海域完成安裝,等待與上部組塊對接。

圖1 裝船Fig.1 Loadout

(2)海上運送(Transportation) 確認海上氣象條件在允許作業的范圍內,評估駁船的運動,然后將載有上部組塊的駁船由拖輪慢慢拖到導管架附近停泊,準備海上安裝作業。

(3)海上安裝(Installation) 一般指從安裝駁船到達指定海域等待安裝到駁船撤離之前的整個階段,這也是海上浮托安裝最復雜的階段。如果氣象、水文條件合適,就正式進入海上浮托安裝程序,海上安裝主要包括以下幾個步驟。

①駁船等待(standby):指安裝駁船利用系泊系統停泊在距離安裝導管架一定安全距離的區域等待合適的安裝條件,這期間一般要進行安裝準備工作,如切除部分臨時固定綁扎、準備快速壓載系統等。

②駁船就位(Docking):在準備就緒和安全條件合適的情況下,駁船在牽引纜索的作用下緩慢進入導管架槽口,并通過不同位置布置的錨纜控制其運動方向和運動速度,如圖2所示。在前進的過程中,橫蕩護舷發揮緩沖碰撞作用。繼續推進直到安裝在駁船上的限位(縱蕩護舷)碰到導管架樁腿上,此時駁船上的組塊正好停留在導管架正上方,組塊的樁尖正好對著位于導管架樁腿的LMU(樁腿耦合裝置)。

③對接過程(M ating):通過調節駁船的壓載系統壓載下沉或利用潮差使駁船緩慢下降,期間需要通過駁船的精確定位,使組塊立柱樁尖與導管架樁腿(LMU)精確對中,如圖3所示。駁船繼續壓載下沉,直到組塊的樁尖與導管架樁腿或LMU第1次接觸。此時要確定位置是否對正以及駁船的晃動情況,如果沒有問題就切除全部的臨時固定裝置并繼續壓載,直到組塊樁尖進入樁腿或LMU的接收器內,此時整個對接過程完成。在駁船壓載下沉過程中,固定上部組塊的臨時支撐(DSU)上下分離,此時組塊重量開始由駁船向導管架轉移。繼續壓載下沉,直到組塊荷載全部轉移到導管架上為止。

④駁船撤離(Separation and Undocking):當臨時支撐與上部組塊之間達到一定的安全間隙時,將駁船從導管架中拖出,駁船撤離,從而完成平臺組塊的海上安裝就位工作。圖4為上部組塊已經安裝完成的海洋平臺。

圖3 駁船壓載,載荷轉移Fig.3 Ballasting and load transfer

圖4 安裝完成Fig.4 Installation finished

1.2 浮托法中的關鍵裝置

從前述的浮托法的基本步驟可以看出,如何實現駁船順利進入導管架并安全順利地實現荷載轉移是浮托法海上安裝作業的關鍵。由于外界環境對浮托法海上安裝作業影響較大,浮托安裝過程中,需要一些特定的設備與裝置來完成海上安裝。

(1)浮托駁船(Floatover barge) 滑移裝船后,浮托駁船將把上部組塊運輸到指定海域,并通過調節壓載系統,將上部組塊安裝到固定式結構或浮式結構上。影響海上運輸駁船選擇的因素很多,綜合考慮運輸駁船的吃水限制、寬度限制、載重量限制、平臺運輸中的駁船穩性及上部大型組塊的重量、重心位置等因素,如何選擇安全、經濟的半潛駁船是1項關鍵。

(2)甲板支撐裝置(DSU-Deck Supporting Unit)甲板支撐裝置(DSU)位于組塊甲板和滑靴中間,主要有兩個作用:在組塊陸地預制和裝船運輸過程中起支撐組塊重量的作用;在浮托安裝過程中,上、下沙盤裝滿砂子起緩沖作用。DSU應根據實際安裝工況來進行設計,圖5為某平臺浮托安裝時的DSU。可以看出每個DSU有底座、斜向拉筋(用于支撐固定甲板片)、1根立柱(假腿)和上下2個砂盤構成(見圖6)。底座、拉筋和下砂盤為1個整體,假腿和上砂盤為1個整體,兩者承插虛接以便浮托安裝時及時分離。

圖5 甲板支撐裝置照片Fig.5 Deck suppo rting unit

圖6 甲板支撐裝置(設計圖)Fig.6 Deck supporting unit

(3)樁腿對接耦合裝置(LMU-Leg Mating Unit)LMU是1種組塊立柱和導管架鋼樁的對接裝置,其底部與導管架鋼樁相連(LMU要在導管架海上安裝完畢后且上部組塊浮托安裝前完成安裝,LMU外套管底部與導管架鋼樁焊接相連),上部與組塊立柱相連,是浮托安裝承上啟下的關鍵部件。工程中的典型的LMU結構如圖7(a)所示,它是1個套筒結構,外部是鋼管,內部由砂箱、橡膠彈簧和盤型接收器組成,內部結構如圖7(b)。

LMU是浮托安裝中非常關鍵的緩沖裝置,當浮托安裝完成后,LMU成為了鋼樁的一部分,起到支撐組塊重量的作用。LMU在浮托安裝中起著非常重要的作用,主要表現在:①在組塊重量由DSU向LMU的轉移過程中起到緩沖作用,這是通過LMU套筒內部裝置來完成的。LMU內部的砂箱和橡膠彈簧是主要受力裝置,在組塊立柱剛開始接觸LMU接收器時,砂箱和橡膠彈簧在組塊重量由DSU向LMU轉移過程中被壓縮,承受部分重量;當被完全壓縮時,組塊重量將由LM U外套筒承擔。因為砂子和橡膠都不是剛性材料,在完成組塊重量的轉移過程可以起到很好的緩沖作用,可以減輕駁船搖晃對LMU和甲板的沖擊;②實現組塊立柱與LMU的自動對中,這是通過LMU的盤形接收器來實現的。接收器是1個盤型結構,上部內側是1個口大底小的錐形托盤,尺寸與組塊立柱末端的錐形插尖匹配,當插尖落入接收器托盤中就開始捕捉接收立柱插尖。

圖7(a) LMU實物Fig.7(a) The LMU picture

圖7(b) LMU示意圖Fig.7(b) LMU

(4)護舷系統(Fenders) 由橫蕩護舷系統和縱蕩護舷系統組成。橫蕩扶舷系統主要用來限制駁船在進退船的過程中與導管架之間的橫向運動,防止安裝作業過程中駁船對導管架樁腿內側過大的碰撞,以免造成樁腿的損壞和變形。

縱蕩護舷在安裝過程中起到兩方面的作用。一是在安裝駁船進入導管架槽口時起限位止船作用,當縱蕩護舷碰到LM U時,駁船不能繼續前進,此時組塊立柱正好位于導管架鋼樁的上方,止船限位把組塊立柱控制在LM U的捕捉半徑之內。二是在安裝過程中防止過大的縱蕩對LMU的碰撞而造成損壞。

(5)快速壓載系統(Rapid Ballast System) 浮托法是通過駁船的吃水差或潮差來進行上部組塊安裝的。在潮差較小或不可利用潮差的海域進行安裝時,要用到調載系統。通過調節駁船的壓載系統,通過外接水泵或海水閥箱向駁船壓載艙內注水,使駁船下降,從而實現上部組塊的重量安全地轉移到基礎結構上。這個操作過程大約4～6 h,主要取決于壓載系統的能力、潮汐特性及和退船安全間隙等因素。

(6)停泊/定位及監測系統 在淺水處安裝作業時,需要用到駁船甲板上的系泊系統(系泊絞車等)和輔助拖船等。這些輔助系統在駁船慢速靠近、最初進入、停泊和撤離等安裝過程中,起著非常重要的作用。在深水處進行浮托安裝時,只用到拖船系統和軟線定位絞車(soft line positioning w inching system),其中軟線定位絞車主要的功能是限制縱蕩和橫蕩的偏移量。如果在浮托安裝中用到動力定位駁船,定位絞車就可以省略不用。

另外駁船上可以安裝定位監測系統,用于監測浮托安裝、撤離過程中駁船和下層基礎的相對運動。

2 浮托法安裝工程實例

2.1 國外工程項目

自海上浮托安裝技術出現以來,已經成功地用于多起海上大型浮式平臺的安裝。表1列出了國外一些采用浮托安裝的工程實例[2]。

以Murphy Oil油田的spar平臺為例,作一簡單介紹。這個項目的設計、建造和安裝都由Technip公司執行。該項目位于Malaysia海域,采用的是雙船浮托安裝方法,如圖8所示。裝配步驟為:裝配前,Spar浮筒在10根半張緊纜線的固定下慢慢加載達到4.3 m的干舷,建造完成的上部組塊由1個駁船從建造船廠運到安裝海域附近;雙船浮托配備有平臺臨時支撐,定位系統,停泊系統等,單一運輸駁船載著上部組塊到達雙駁船中間位置,通過壓載上部組塊上面的運輸駁船和減壓位于兩側的雙駁船,從而使上部組塊的質量完全轉移到雙駁船上,將運輸泊船撤離;上部組塊和雙浮托駁船變成“剛性連接”的1艘雙體船,停泊系統將“雙體船”拖到Spar平臺的上方,使平臺插尖慢慢插入LMU。

表1 部分國外浮托安裝工程Table 1 Floatover examples for offshore installation

圖8 雙駁船浮托Fig.8 Tw in-Barge floatover

2.2 國內工程項目

2002年,趙東油田首次采用浮托技術成功地將質量達3 200 t的DPA平臺上部組塊整體安裝在導管架上,這是國內的第一個浮托安裝工程。至2008年,已經有若干例浮托安裝工程,表2列出了部分工程的安裝地點和組塊重量。與國外的安裝工程想比較,國內浮托安裝的都是平臺的上部組塊,而且都是采用的單船浮托法。

在這些安裝實例中,具有代表性的是渤海南堡35-2油田中心平臺的安裝。2005年,海洋石油工程股份有限公司采用浮托法海上安裝工藝成功將渤海南堡35-2油田中心平臺整體安裝到導管架上,為今后我國大型海上安裝作業和技術發展提供了寶貴的經驗。南堡35-2油田位于我國渤海灣,海域水深為最低天文潮以下13.2 m,上部組塊質量達7 200 t(當時國內最大起重船僅為3 800 t),主體結構長57 m,寬64 m,高30 m,由H Y221下水駁船托運到海上安裝現場,最終成功地將中心平臺安裝到了8腿導管架上。標志著我國已經初步具有了超大型平臺的浮托安裝能力。

表2 國內浮托安裝實例Table 2 Examples of floatover installation

3 浮托法數值計算實例

處于渤海的某油田為了加大油氣開采新建生產平臺,其上部組塊擬采用浮托法進行海上安裝。該平臺所處水深為12.2 m,采用6腿直立式導管架,主導管成矩形布置,工作點平面尺寸為32 m×34 m。上部組塊共分4層。主甲板為3層,平面尺寸為46m×40 m,層高8 m。開排甲板1層,懸掛于底層甲板下面,標高11.5 m,層高6 m。組塊主結構由6根立柱、平面梁格、立面斜撐和甲板組成。組塊頂層上設吊機2座,懸挑火炬1座。上部平臺安裝質量約4 000 t。上部組塊結構圖如圖9所示。由于該平臺上部組塊安裝質量較大,國內浮吊的施工能力受限,海上安裝考慮浮裝法。

圖9 整體質量模型Fig.9 Massmodel

圖10 系泊布置圖Fig.10 Moo ring arrangement

根據浮托法施工駁船的基本資料、型值表數據和平臺上部模塊的資料得到了質量模型如圖9所示。其中駁船的總長為LOA為122.45 m,型寬B為30.5 m,型深D為7.6 m。駁船空載吃水1.5 m,排水量3 636 t,重心距基線距離為4.26 m;船體滿載吃水為5.96 m,排水量18 420 t,重心距基線距離為8.22 m。駁船型寬為30.5 m,導管架腿內側距離為32 m,因此駁船中心橫向運動的允許幅值為±0.75 m。

3.1 環境條件

水深:水深12.2 m,設計高水位+1.48 m,設計低水位-0.69 m,最高天文潮2.08 m,最低天文潮-0.90 m;波浪:不規則波浪,有義波高取H s=0.5 m、1 m,T z=4.95 s,T p=6.4 s,采用JONSWA P_3系數譜,gama=3;平均流速:V c=0.5 m/s,流向與浪向相同;風速:NPI譜,1 h平均風速,10 m/s。風受力面積進行了大致估算,縱向為400 m2,橫向為864 m2。

3.2 系泊系統

系泊系統初步設計中主要考慮的參數是系泊纜每段的直徑、長度,導纜孔處系泊纜的預張力傾角等,這些參數的變化對平臺和系泊系統的運動響應和動力響應產生影響。本次浮托法采用的錨泊系統是由8根直徑60 mm、不同長度的錨鏈組成,錨鏈質量為71.77 kg/m,破斷強度為3147 kN,駁船駛入樁管方位時系泊系統布置如圖10所示。駁船首尾兩條錨鏈與拖船連接,用以牽引駁船前進和后退;駁船船側的系泊鏈組通過絞纜機放松或者收緊錨鏈,控制駁船的運動幅度。

3.3 浮托駁船運動結果

浮拖安裝時的駁船、上部組塊及系泊系統的動力響應通過專業水動力分析軟件SESAM求得。裝載著上部組塊的駁船的一二階波浪傳遞函數、附加質量系數和附加阻尼系數在頻域內求得。在靜力分析中,系統的平衡位置由風、流載荷及平均波浪漂移力決定。進而,通過調節系泊鏈的預張力,保證在各種安裝工況下駁船的平衡位置最佳。在時域中,進行了系統的耦合動力分析,得到了駁船的運動響應及系泊鏈張力值。

浮托安裝數值模擬計算需要考慮到各種安裝工況,充分驗證在不同風浪流大小及方向下安裝的可行性,計算量較大。通過計算發現,橫浪時安裝的難度最大。本文給出了駁船就位狀態時(吃水為3.0 m),1.0 m有義波高橫浪條件下,駁船的運動響應和系泊鏈張力值。此時,駁船的運動需要滿足的條件是:

(1)駁船所裝載的上部組塊樁腿的縱橫蕩運動幅度在LMU捕捉范圍之內;

網絡中的其他節點在收到新區塊之后，首先驗證區塊的合法性，是否包含上個區塊的哈希值。對于概率性共識，如比特幣中，還需要對區塊中交易的合法性、PoW的正確性進行驗證，驗證通過后節點將本地鏈進行更新，并開始新一輪的“挖礦”；對于確定性共識，節點直接更新本地區塊鏈。

(2)上部組塊樁腿向下運動的幅值<1 m,以防止上部組塊的樁尖與導管架樁腿發生碰撞;

(3)駁船的橫蕩幅度<0.75 m,以防止駁船與導管架發生碰撞。

在1.0 m有效波高橫浪條件下,駁船的橫蕩運動如圖11所示,可以看出駁船的橫蕩最大值僅為了0.6 m,此時滿足安裝要求。此時垂蕩的位移(如圖12所示)只接近0.5 m。可以看到,1.0 m的橫浪條件是適合浮托安裝的。

圖11 就位狀態駁船橫蕩運動時程Fig.11 Sway motion of the barge

圖12 就位狀態駁船垂蕩運動時程Fig.12 Heave motion of the barge

4 浮托法技術關鍵

如前所述,海上浮托安裝是1項復雜的海上安裝工程,涉及到的因素非常多,因此整個安裝過程要做好總體施工方案。本處僅就其中的一些關鍵點做一下探討。

(1)避免安裝過程中可能的碰撞 在駁船駛入導管架槽口和安裝過程中,駁船在環境荷載作用下,不可避免地會發生運動,因此駁船與導管架樁腿之間、上部組塊樁尖與導管架鋼樁或LMU之間可能會發生碰撞。是否會碰撞以及碰撞力的大小取決于結構本身(駁船、上部組塊、導管架的槽口寬度等)、環境條件(風、浪、流的大小及方向)以及錨泊系統的布置等因素。過大的撞擊力可能會造成導管架樁腿的損壞,因此如何考慮各種影響因素,準確地模擬出駁船的運動及碰撞力的大小,是進行結構設計、護舷設計的關鍵。此外,在駁船撤離退出導管架槽口的過程中,要注意駁船底部與導管架的水平橫撐之間的要保留足夠的間隙,以免發生觸底危險。

圖13 碰撞示意圖Fig.13 Sketch of collision

(2)樁腿耦合裝置的設計 樁腿耦合裝置用于上部組塊插尖與導管架樁管對接期間起緩沖碰撞作用,是海上浮托安裝的最重要裝置之一。浮托安裝時LMU的緩沖作用是通過位于套筒內部的砂箱和橡膠彈簧來完成的。砂箱主要承受垂向力;垂向橡膠彈簧和砂箱一樣承受組塊的重力,而環向彈簧則承受組塊的側向力。砂箱和橡膠彈簧在組塊重量由DSU向LMU轉移過程被壓縮,逐步完成組塊重量的轉移,先把部分重量轉移至LMU套筒內部構件,待垂向橡膠彈簧完全被壓縮再把剩余重量轉移至LMU外套筒。隨著砂箱中的砂子從LMU的排砂口排除,垂向橡膠彈簧內應力消除恢復自由,組塊重量完全轉移至LM U外套筒。另外,因平臺上部組塊各層甲板設備布置不均衡,因此組塊各個立柱的受力也不一樣,為保證在浮托安裝過程中LMU的受力均衡,需要根據各立柱的受力情況選擇不同型號的LM U。海上安裝時要確認LMU的位置和型號,對號入座。

截至目前為止,LMU的設計與制造還屬于國外公司的專利產品,目前尚未發現國內公司有自主知識產權的LMU產品。

(3)雙船浮托安裝 采用單船浮托安裝必須滿足如下條件:導管架的槽口寬度比駁船型寬大,適合駁船的進出;導管架所在海域必須滿足駁船吃水要求;駁船排水量足可以托起組塊重量,并有足夠的儲備浮力在克服潮汐變化的情況下把組塊浮托到導管架上。

圖14 LMU內部結構圖Fig.14 Leg Mating Unit

隨著上部組塊的增大,當單船浮托不滿足要求時,可以采用雙船浮托來進行海上安裝。近幾年來有學者提出整體平臺上部組塊雙船浮托安裝的方法,并且Technip公司采用雙船浮托技術實際操作取得成功,為將來更大的上部組塊安裝提供了可能。雙船浮托安裝的技術難點主要是駁船與組塊的連接方案選擇,對比剛性連接和柔性連接,目前國內推薦采用剛性連接,船與組塊之間進行剛性連接,重點是剛性節點的結構,即上部組塊支腿直接與滑靴支腿通過加強板焊接在一起,通過斜支撐將滑靴焊接在駁船上,各個DSU之間通過橫撐連接,進一步加強整體結構的穩定性。剛性連接能夠解決柔性連接在側動力的作用下產生的剪切變形的缺點,降低了DSU折斷的可能性。

(4)海洋平臺大型組塊與浮托安裝駁船的匹配性問題

浮托安裝駁船的運動性能是成功進行海上浮托安裝的一大關鍵。影響海上浮托安裝駁船選擇的因素很多,主要包括①平臺安裝位置的水深及潮位;②駁船的吃水:過大的半潛駁吃水將會使得船底與海底的間隙過小,從而影響退出時的安全,而且租用成本會較高;③駁船的寬度:要保證駁船可以駛入導管架樁排之間,而且要留出一定的間隙,以避免安裝過程中駁船與樁管發生碰撞。④載重量的限制;⑤穩性的限制等。⑥上部組塊的尺寸、質量、重心位置及慣性半徑等。綜合考慮上述因素,合理選擇運輸駁船,進行海洋平臺大型組塊與浮托安裝駁船的匹配性分析研究,將是一項非常重要的研究任務。

(5)分析方法 浮托安裝過程需要分析安裝駁船的運動,評估和預測系泊系統、LMU、DSU等關鍵部位的受力大小,因此需要建立上部組塊-浮托安裝駁船-系泊系統耦合動力分析模型-多體分析模型。該分析模型要能夠包括如下部分:①駁船同海底通過系泊系統連接;②駁船與導管架樁腿之間的碰撞;③上部組塊與駁船之間通過DSU的耦合;④上部組塊通過LMU與導管架的耦合;分析模型既要能夠模擬panel模型,又可以模擬剛體模型,同時還要能夠選擇合適的單元來模擬其耦合(連接),其分析難度可想而知。

5 結語

隨著我國淺海油氣資源開發力度的不斷加大,大型海洋結構物越來越多。以前使用的在海上進行設備安裝施工方法已遠遠不能滿足要求,單船浮托法在海洋工程施工中應用的例子越來越多。短短的十年來,浮托技術從產生到實際應用取得了重大的進展,隨著科學技術的不斷進步,浮托技術也將日益完善,采用浮托法海上安裝工藝是國內油田大型平臺的發展趨勢。浮托法解決了組塊建造受起重能力的限制無法做大的矛盾,提高了平臺建造效率;與吊裝相比更加穩妥、提高施工質量,減少海上作業時間,降低海上作業風險。應該看到,盡管國內有多例浮托法海上安裝取得了成功,仍有一些很多方面需要完善、改進或進一步研究。

本文詳細描述了海洋平臺海上浮托安裝的步驟,介紹了安裝關鍵裝置和設備,進行了某海洋平臺浮托安裝初步分析,指出了浮托安裝法的的一些關鍵技術,為進一步的深入研究奠定了基礎。

[1] O’Neill L A,Fakas E,Ronalds B F.History,trendsand evolution of float-over deck installation in open waters[C].∥SPE Annual Technical Conference and Exhibition,SPE 63037,Texas:Dallas,2000,1-4.

[2] Michel Seij,Henk de Groot.State of the art in float-overs,19072-MSoffshore technology conference[C].Texas:Houston,2007,30.

[3] Wang A lan M,Jiang Xizhao,Yu Changsheng.Latest p rogress in floatover technologies fo r offshore installation and decommissioning[C].China:Proceedingsof the Twentieth(2010)International Offshore and Polar Engineering Conference,2010.

[4] 房曉明,郝軍.南堡35-2油田中心平臺應用浮托法安裝新工藝實踐[J].中國海上油氣,2006,22(4):39-40.

[5] Jong-Jin Jung,Woo-Seob Lee.Evaluating the impact load on the offshore platform during float-over topside installation[C].∥Proceedings of the Nineteenth(2009)International Offshore and Polar Engineering Conference,Japan:Osaka,2009,205-210.

[6] 徐田甜,張美榮.導管架下水駁船的浮托法安裝改造研究[J].船舶,2009,3,45-47.

[7] 徐田甜,董坤,王寧.渤中34-1油田CEPA中心平臺生活模塊結構設計[J].船舶,2007,3:40-45.

[8] 劉東玉,郭剛,徐興平.海洋平臺浮裝就位技術研究[J].中國海洋平臺,2004,19(6):50-53.

State of the Art and Some Key Techniques for Offshore Floatover Installation

WANG Shu-Qing,CHEN Xiao-Hui,L IShu-Yi,YANGWen-Long,L IHua-Jun
(College of Engineering,Shandong Provincial Key Lab of Ocean Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266100,China)

The heavy lift technology is a traditional installation method for integrated topside installation.But the availability and capacity of such heavy lift vessels restricted the application.Floatover method is becoming a preferred offsho re top sides installation method and has been successfully applied to offshore installations of integrated topsidesonto different fixed and floating platform substructures.This paper presents a comprehensive overview offloatover installation and the primary equipment system s.Floatover installation examples in domestic and abroad are summarized and listed.And the key technologies offloatover installation are summarized.Finally,a floatover analysis is demonstrated based on a practical engineering installation.

offshore platform;large-scale topside;floatover technology;offsho re installation

TE951

A

1672-5174(2011)7/8-189-08

國家自然科學基金項目(50909088,51010009);青島市科技計劃項目(09-1-3-18-coh)資助

2010-11-24;

2011-04-14

王樹青(1975-),男,教授。E-mail:shuqing@ouc.edu.cn

**通訊作者:E-mail:huajun@ouc.edu.cn

責任編輯 陳呈超