平臺新增大尺寸立管后安裝技術

魏行超 湯炳然 蔡長松 駱承樹 林守強(海洋石油工程股份有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518067)

隨著海洋石油業發展的需要和油田開采力度的增加，不斷有新建平臺安裝到海上。為了節約成本，很多新建平臺依托于原有的平臺的油氣處理和集輸系統，這就需要在既有平臺上安裝剛性立管，以連接海底管道。

對于新建平臺，立管可以直接在陸地建造時建造在樁腿上，對于已建平臺立管的安裝，我們稱之為“后安裝”[1]。立管后安裝通常分為兩種安裝方式，一種是立管、管卡分開安裝，利用油氣平臺的吊機和下部空間，通過絞車和臨時吊點的輔助，逐個安裝立管卡子。當立管卡子初步就位后，開始逐節接長立管并向下吊放，立管依次通過相應位置的管卡時，再通過倒鏈等工具調節立管卡子在導管架拉筋上的左右偏移和仰俯角，使立管順利穿引進小管卡；另一種是一管多卡的管卡一體安裝，是將多個立管卡子按照深淺順序采用相鄰分組的方式，將多個立管卡子與立管按照其在導管架上的相對位置在水面上預先組裝，再整體吊裝至安裝位置，然后在水下進行固定。按照此模式，后續以淺的各組立管卡子依次安裝[2]。

1 平臺新增立管情況

為了節約成本，新建平臺生產的天然氣通過海底管道輸送到已存中心平臺進行加工處理，為此需要在已存平臺增加立管。該立管安裝項目具有如下特點：(1)立管尺寸大。且為保護水面輸氣立管不被守護拖輪等船舶碰撞而引發損壞和事故，靠近水面立管設計成彎管形式，將立管從導管架外側穿入至導管架內側。(2)立管安裝空間小。該立管與其他立管之間距離十分接近，立管管卡安裝位置的導管架拉筋空間狹小，不利于管卡安裝調整。(3)管卡多，每個管卡一般重達2 噸以上，如下圖1 所示。(4)平臺甲板空間有限，并且可利用的甲板承受載荷較低，需盡量減小甲板設施使用，減小對平臺的受力。

2 安裝方案確定

綜合考慮到立管安裝項目特點，采用了相對穩妥的立管、管卡分開安裝的方式，因為如果采用管卡一體安裝方法，將會有如下兩點風險：

(1)陸地組裝階段將管卡和立管連成整體，如果在水下發生管卡相對位置和管卡角度不精確，組合體與導管架桁架不服帖的現象，此時將進退兩難，由于立管及管卡尺寸大、安裝空間小，水下進行管卡調整幾乎不可能，而要吊上水面重新調整風險更是巨大，對項目而言風險成本難以承擔。

(2)這種安裝方式給吊裝帶來很大難度。管卡重量大，且角度不一樣，立管管卡組合體在甲板組裝及吊裝扶正時角度不易控制。由于受平臺條件限制，平臺可支持輔助絞車受力有限，只能盡量減少每次吊裝載荷。而對于立管、管卡分開安裝的方式，以上兩點風險將不存在。對于管卡同軸度不易保證這個問題，通過陸地做好充分標記、改良水下測量方法等措施，達到了良好的效果。

3 施工步驟

首先做好施工準備工作：

(1)做好標記線。立管安裝的重點是如何保證管卡的同軸度，對于有彎管的立管來講，保證立管與管卡的相對角度也非常重要，為此在陸地對立管和管卡做了多重標記線。立管標記中心線、高度線，以便調整立管角度和測量立管高度；管卡標記中心線、角度線。

(2)平臺布場。為了提供立管吊裝、穿入和位置調整，在平臺布置了2 臺絞車、3 個絞車滑輪吊點用于立管及管卡的吊裝和位置調整。導管架內部2 個滑輪吊點用于第四段立管穿入及調整。各吊點需進行相應載荷測試，以確定平臺甲板載荷承受能力并做相應工字鋼加固。

(3)施工準備工作結束后，進行管卡安裝，管卡安裝分為飽和潛水和空氣潛水安裝，利用飽和潛水支持船(DSV)、平臺吊機及平臺絞車配合下放管卡。潛水員利用手扳葫蘆和倒鏈等工具，加上平臺絞車的配合，精確進行管卡調整安裝[3]。

圖1 管卡類型

①在下放前，管卡根據導管架傾角調平角度，使水平角度稍稍比導管架傾角大，方便管卡安裝時依靠自重向下旋轉，減少潛水員水下調整時間；②管卡吊裝至預定位置后，潛水員初步測量管卡安裝位置，使用高壓水槍及液壓打磨刷等工具清理干凈導管架海生物。使用測量三角板(用于消除導管架桁架焊縫等影響)及量尺，精確測量管卡安裝位置并做好標記。下放管卡并把管卡導管架合頁合攏，潛水員使用倒鏈等工具調整管卡至安裝位置。③提前在最深處管卡焊接U 形環，如下圖2 所示，并首先安裝最深處管卡，根據測量在導管架上端安裝拉線，并穿過U 形環，末端使用配重拉緊拉線。當管卡中心線與拉線對齊，則所有管卡處于同一鉛垂線上；

圖2 管卡焊接U形環

(4)使用角度尺貼在管卡內壁上，調整管卡使水平尺水平，則管卡角度與導管架傾角一致。

最后進行立管安裝，本次立管安裝的飽和潛水支持船具備兩臺深沉補償吊機，因此立管吊裝采用了雙吊機同時水平提起，通過兩臺吊機的下放深度的不同來扶正立管，并與平臺絞車配合使立管穿入管卡，潛水員再細微調整立管位置并合上管卡，緊固管卡螺栓完成立管安裝。依照上述方法依次下放水深以淺立管，并進行立管法蘭連接緊固。

4 結語

在平臺布場時，除了用于立管、管卡吊裝用的絞車外，還布置了一臺氣動絞車。由于立管尺寸大，相應的法蘭螺栓及液壓拉伸器尺寸重量也比較大，潛水員徒手難以操作和搬動。將螺栓、液壓拉伸器使用氣動絞車下放至安裝位置，潛水員只需要調整螺栓穿入法蘭孔即可，而不需要搬動螺栓。

為了水下觀察方便，將立管標記線標粗為5cm。實際安裝過程中，標記線清晰可見。當條件允許時，吊點設置在安裝位置上方是最理想的；

如果條件允許，全部管卡應當由平臺吊機下放，帶有彎管的立管，應該在彎管上下兩端均設置限定管卡。為了更合理適應施工需求，懸掛卡子預制時管卡合頁和桿件分別預制，等立管安裝完成后再根據實際位置現場預制，或者將管卡設計為可調節式管卡，方便管卡安裝。

本次立管安裝項目是國內首次進行的大尺寸立管安裝，是同類新增立管安裝工程當中比較復雜的一個案例。通過借鑒以往工程有益的經驗，并采用了若干創造性施工工藝，克服各種困難，一舉獲得成功。通過該立管安裝項目的梳理、總計，對以后類似新增立管安裝工程具有較好的借鑒意義。

[1]費愚，李曉睿，陳立國，等.立管卡子后安裝方法應用介紹[J].城市建筑.2014.

[2]韓長安，潘東民，李慶國，等.導管架剛性立管后安裝的一種方法[J].中國造船，2014，54(增刊1).

[3]武海波，成磊，武斌斌，等.立管卡子安裝方法探討[J].中國造船，2010，51(增刊1).