已有海洋平臺附近新平臺安裝的施工特殊性

郭 慶，宋青武，劉吉林，李廣帥，孟 陽

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

?

已有海洋平臺附近新平臺安裝的施工特殊性

郭 慶，宋青武，劉吉林，李廣帥，孟 陽

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

針對海上油氣田已有平臺附近新建平臺逐漸增多的情況，通過總結某項目的工程實踐，分析已有老平臺安裝項目與常規項目的不同之處，包括預調查的時間和內容、平臺就位方式、主作業船拋錨就位方案、安裝誤差要求及棧橋精就位等，認為在已有海洋平臺附近安裝新平臺施工工藝存在特殊性，在進行設計和施工時需重點關注。

新老平臺；預調查；拋錨就位；安裝誤差；棧橋精就位

隨著海上油氣勘探技術的不斷提高，部分海上油氣田新發現有大的油氣儲量，原有的平臺能力無法滿足油氣田整體開發升級的需要，或者根據油氣田滾動開發的方案，需要在原有老平臺附近新建平臺，以增加井口數量，提高油氣田整體生產處理能力。

新老平臺通過棧橋連接，實現油氣田整體升級的需要。由于新老平臺距離較近，通常相距5～30 m，與常規海上平臺安裝相比，已有海洋平臺附近安裝新平臺施工工藝存在諸多限制。為此，通過某項目的實踐，就分析已有海洋平臺附近安裝新平臺施工工藝的特殊性。

該項目平臺設計水深86.9 m，1999年建成投產，2010年該油田油氣鉆探過程中取得重大油氣發現，初步探明該區域新增天然氣儲量超過50億m3，新增原油儲量130萬t以上，新增凝析油儲量80萬t以上。為了使得老平臺能滿足鉆機升級的要求，新建1座4腿導管架輔助平臺，通過一座30 m的雙層棧橋相連，上層用作鉆井管子中轉或者物資轉移，下層走人及布置管線，一端固定一端滑動。新老平臺示意見圖1。

圖1 某項目新老平臺示意

1 海上施工工藝的特殊性

1.1 預調查的時間和內容

海底地貌預調查一般分2個階段進行，調查范圍一般為100 m×100 m。

第一階段。施工前90 d進行海深測量和旁側聲納測量。

第二階段。施工前1-2 d進行ROV調查?，F場施工時要考慮初始調查階段與導管架就位時間差，間隔時間過長要考慮海底沙波移動對導管架就位的影響。在海洋區域地質調查中利用ROV開展高精度海底取樣及其環境調查方面具有其他調查設備無法比擬的優越性，ROV具有功能多、綜合作業能力強、安全可靠和實時遙控等優點[1]。

對于已有老平臺項目而言，第一階段預調查[2]應盡量提前，核實基礎數據中各項數據的準確性，作為設計施工的依據，為后續棧橋精準就位打下基礎，建議調查時間在施工前6～12個月，必要時可在施工前90 d再次進行二次調查工作，確保數據無誤。調查內容除了水深、地貌調查外，還需要著重對老平臺位置、導管架及組塊各層甲板標高情況進行測量，以便核實設計基礎數據的準確性，作為新平臺精就位和棧橋精就位的重要依據。

該項目于2014年9月15～19日對場址海床進行預調查，并對老平臺位置及標高進行測量，結果見圖2、3。

圖2 實測老平臺方位角

圖3 實測老平臺導管架基準點(A1樁腿東側橫梁上表面)標高示意

此外，還應對老平臺附近已鋪設海管海纜情況進行核實確認，作為編制主作業船拋錨就位方案的依據。需要注意的是，在進行該項目預調查過程中，通過對淺地層剖面圖中地層內部反射結構特征和內部的次一級反射界面變化的判斷，調查結果顯示場址表面為粉質粘土，但實際海上施工過程中該區域存在老平臺鉆井或其他原因遺留的水泥漿，與粉質粘土密度相似，但不利于導管架坐底就位。基于此，在后續類似項目地貌預調查中可進行取樣分析或采取其他探測方式，盡可能探明場址表面的組成物質，為后續導管架安裝設計和施工提供準確參考。

1.2 平臺就位方式

對于常規項目而言，平臺就位坐標按照ODP和基本設計給定的坐標就位即可，而對于已有老平臺項目來說，按此方法進行新平臺就位存在數據偏差的風險，使得新老平臺安裝完成后無法按照設計要求進行棧橋的安裝。因此對于這類項目來說，往往采取相對就位的方式，即根據預調查實測的老平臺坐標和方位角，按照新老平臺的相對位置關系(設計圖紙)，推算新平臺海上安裝的實際就位位置，并按此位置進行平臺海上安裝工作。

預調查發現，按照實測的老平臺坐標和方位角以及新老平臺的相對位置關系，推算得出的新平臺導管架就位位置(幾何中心)平臺北方向為352.7°，而設計的導管架幾何中心位置平臺北方向為0°，且設計的導管架位置與推算出的導管架位置偏差8.48 m，見圖4。

圖4 新老平臺相對位置關系

在該項目預調查過程中及時發現該問題，協調甲方、設計方共同確定按照實測數據推算的坐標進行新平臺就位，使得新平臺最終順利就位、棧橋順利按安裝。

1.3 主作業船拋錨就位

由于海洋環境惡劣, 船舶與海上工程結構物的碰撞事故時有發生[3]，因此在進行主作業船拋錨就位設計時，尤其要做好對已有設施的避讓保護，避免出現溜錨等事故發生。

在該項目老平臺南側存在1條海管、西側存在2條登陸管線、北側存在2條油水管線及1條海底電纜；新平臺側存在1條新鋪設海管，見圖5。

圖5 老平臺附近海管海纜路由情況

基于此，安裝設計編制了相應的主作業船拋錨就位(見圖6)方案，見圖6，其中有7根錨纜跨越海底已存在管線，根據懸鏈線計算結果，拋錨錨纜1 100～1 600 m，需要在2#、7#、8#錨纜上掛5 t以上浮力的浮筒，掛浮筒后錨纜與海底管線的安全距離均大于規范要求的5 m。

圖6 主作業船拋錨就位圖

1.4 導管架注水扶正及安裝誤差要求

目前國內海洋工程工程公司在進行設計時，對于鄰近是否有平臺的導管架安裝精度有不同的要求[4]，對于常規項目而言，要求導管架中心的安裝誤差在3 m以內，方位角偏差在2.5°以內范圍，而對于新建平臺鄰近存在已建平臺時，要求導管架中心的安裝誤差在0.5 m以內，方位角偏差在2.5°以內，主要是考慮考慮到平臺就位后要進行棧橋安裝，如果就位誤差過大，會影響到棧橋精準就位及后續棧橋管線施工等工作。

1.5 棧橋精就位

棧橋一般采用空間框架鋼結構，也有少數采用平面框架鋼結構[5]。對于已有老平臺附近安裝新平臺來說，棧橋精就位是施工的重點和難點。

棧橋精就位主要表現在棧橋寬度方向、長度方向以及高程控制等。該項目設計過程中對棧橋就位精度及影響評估結果如下。

棧橋寬度方向：棧橋滑動端擋塊在棧橋安裝后海上安裝，現場施工時，可以對擋塊角度進行微調，盡量使擋塊平行于棧橋長度方向。

棧橋長度方向。如果導管架實際就位位置遠離老平臺，實際距離大于設計距離0.5 m范圍以內，棧橋強度滿足要求；如果導管架實際就位位置靠近老平臺，實際距離小于設計距離0.05 m范圍以內，棧橋結構無需改動；實際距離小于設計距離0.05～0.50 m之間時，需要切除棧橋滑動端最外側里面斜撐及棧橋底層進入安全通道(考慮棧橋操作工況的位移)的結構。

高程控制方向。根據組塊安裝規格書，要求組塊各層平臺標高誤差在75 mm以內，考慮目前老平臺甲板實際測量標高高于設計標高，建議盡量使新平臺安裝標高在正誤差范圍內。如果高差不滿足要求，則需要采取增加墊墩或樓梯踏步等方式以保證棧橋水平度。

對于棧橋配管專業來說，平臺間在風、波浪、船舶靠泊等荷載作用下會發生相對運動，通過棧橋的管道會承受平臺間相對運動產生的位移荷載，管道應力水平是否滿足規范要求在應力分析中需要重點考慮[6]，對于新老平臺連接棧橋尤其如此。在進行棧橋設計時，應根據新老平臺設計數據進行棧橋管線布置，并進行整體應力分析，作為棧橋管線施工的依據，而當新平臺安裝完成后，安裝誤差可能會影響管線布置和應力分布，需要根據最終的實測結果重新校核棧橋整體應力，按照校核結果重新布置管線并修改相關圖紙，現場進行修改。

對于棧橋電儀專業來說，老平臺與棧橋托架連接處應待棧橋安裝后根據實際位置連接，屆時如果老平臺托架穿出甲板的位置已經確定，根據相應情況措施如下：當棧橋誤差為遠離老平臺時，只需要根據實際情況連接即可，僅是實際托架用量較圖紙理論量稍偏大；當棧橋誤差為靠近老平臺時，可以切斷多出來的托架，按照原設計進行連接即可。

1.6 平臺安裝全過程全站儀監控

對于已有老平臺附近新安裝新平臺來說，導管架、組塊以及棧橋安裝全過程中均可以在老平臺甲板上布置全站儀進行監控，可以在一定程度上提高安裝精度，減少誤差，因此對于此類項目應充分利用好全站儀監測作用。

2 水深差異導致的影響及應對措施

對于已有老平臺附近新安裝新平臺項目來說，如果設計水深與實際水深差異較大的話，勢必會導致新老平臺甲板標高不一致，棧橋高低不平，且對棧橋管線影響較大，需要重新進行應力分析，現場修改工作量巨大。因此，對于這類項目，尤其需要關注水深差異給設計和施工帶來的影響，提前規劃應對措施，防患于未然。因此，在進行平臺設計施工前，務必經有資質的單位對導管架設計位置進行復測，并對其水深作調查，再制作詳細報告。報告中實測數據如與設計數據有明顯差異，應及時與相關單位溝通。

結合已實施的項目，導管架和組塊設計水深均采用前期現場調查報告的86.9 m進行設計工作，第一階段預調查實測水深為88.6 m，考慮到測量誤差和取值標準等多方面的影響因素，屆時新平臺安裝可能會存在最大1.7 m的偏差，從而導致新平臺甲板標高低于老平臺最大1.7 m，棧橋無法正常安裝。發現問題時，項目已運行至一定階段，導管架建造工作已基本完成，組塊也正在進行總裝工作，修改設計從時間上已無法滿足整體項目工期要求，為此，制定以下應對措施。

1)在導管架水平度調整過程中予以修正，采用調平器或導管架扶正索具進行調平。水下導管架調平器是海洋石油平臺導管架安裝調平專用機具，主要功能是調節導管架樁腳的高度，以實現工程要求的平臺水平精度[7]。

2)充分利用導管架頂端的可調整量及取消老平臺側墊墩來解決，此預案由于取消老平臺側墊墩，原設計管線的接口位置需要重新調整，棧橋管線需要重新做整體應力校核并根據校核結果對管線重新進行布置修改。

3)采取增加過渡段的方式來解決標高不一致問題，需要足夠的工期來進行過渡段設計、預制和運輸工作。過渡段是連接傾斜導管架鋼樁與組塊豎直立柱的過渡性結構部件。過渡段底部與鋼樁聯接，其底部傾斜部分與鋼樁斜率相同，上部豎直部分與組塊立柱聯接。過渡段及組塊均設有插尖，插尖在海上安裝時起找正、對中作用[8]。

4)以上方案如均不可行，可通過在新平臺側增加墊墩或樓梯踏步等方式確保新老平臺標高一致，以滿足棧橋安裝就位要求。

上述方案均會對新老平臺棧橋各專業產生影響，尤其是配管專業，具體實施時需要做好核算工作。雖做好了上述幾套預案，但實際施工過程中導管架打完樁后經測量，水平度相差680 mm，通過現場使用扶正索具進行導管架調平以及利用導管架頂端余量后，最終保證了導管架就位位置在設計誤差范圍之內，導管架標高滿足設計要求，無需增加過渡段或墊墩，避免了更大修改工作量。

3 注意事項

1)盡可能提前進行現場預調查工作，核實設計基礎數據的準確性，如差異較大，需進行二次調查，確保設計輸入無誤，尤其是實際水深與設計水深差異核實。

2)根據預調查確定的老平臺實際坐標，采用相對就位的方式進行新平臺安裝工作。

3)根據預調查過程中實際水深與設計水深差異核實結果，確定是否需要提前準備導管架水深變化導致的應急預案，如確需準備，則提前做好相關工作，如過渡段的設計和制造。

4)做好新老平臺附件區域土壤分析工作，尤其關注因鉆井或其他原因導致的水泥漿。

5)充分利用老平臺優勢，海上安裝全過程中采用全站儀進行監測，包括導管架注入扶正、插打鋼樁、調平以及組塊吊裝、棧橋安裝等。

6)采用過渡段形式解決水深差異時，需重點關注過渡段與導管架樁腿以及組塊立柱的焊接工藝，必須嚴格按照批準的焊接工藝進行平臺腿與樁管的焊接，采取必要的擋風、預熱和保溫措施，確保焊接質量[9]。

7)新平臺安裝應與老平臺生產協調好時間安排，為降低新平臺安裝過程中施工風險，建議在老平臺檢修停產期間進行新平臺安裝工作。

8)考慮到新平臺安裝風險，平臺安裝應在好的氣候窗條件下進行。如根據東海海域海洋環境調查資料，將該區域的臺風期定位7～10月份4個月，海上運輸和安裝的氣候窗為3～5月份3個月[10]。實際項目實施時，需提前做好近年來現場天氣統計分析及近中遠期預報工作，根據天氣預測合理安排安裝工作。

[1] 盛堰,譚鷹,陳宗恒,等.ROV在我國海洋區域地質調查中的應用[J].海洋地質前沿,2013,29(11):67-71.

[2] 徐愛民，紀延濤，陳志堂,等.淺談鋼質樁基式導管架海上安裝及注意事項[J].中國海洋平臺，2006,21(6):40-45.

[3] 龔順風，金偉良.海上固定式平臺受損構件的維修與評估[J].中國海洋平臺,2001,16(2):37-41.

[4] 包清華,馮珩.海上平臺導管架扶正安裝設計分析[J].船海工程,2010,39(5):222-225.

[5] 劉戈，宋克新.海洋平臺棧橋動力分析[J].海洋技術，2009(2):84-87.

[6] 張海成，劉敏.海洋平臺棧橋管道應力分析的模擬方法[J].中國造船，2011,52(增刊1):200-204.

[7] 侯金林.導管架調平與灌漿系統[J].中國海上油氣(工程)，2000，12(4)：20-22.

[8] 柳宇棟，杜文博.海上導管架過渡段安裝定位方法淺談[J].硅谷，2013(7):175-175.

[9] 臧全齋.大型固定式平臺整體化建造技術[J].石油工程建設,2003,29(2):13-17.

[10] 侯金林.導管架和平臺上部結構的特點[J].中國海上油氣(工程),1999,11(增刊1):12-17.

Specificity for Platform Installation nearby the Existing Platform

GUO Qing, SONG Qing-wu, LIU Ji-lin, LI Guang-shuai, Meng Yang

(Offshore Oil Engineering Co. Ltd, Tianjin 300451, China)

For the situation of the new platforms are increasing near the existing platforms in offshore oil and gas fields, the project practice is summarized to analyze the special technology of installing new platforms near existing platforms, including the time and contents of preliminary investigation, platform setting in place, floating crane anchored in place, installation error requirements, bridge in place, etc. The authors thought that during design and construction of similar projects, it is necessary to make plan in advance and pay special attention to the specificity different from the conventional projects.

existing and new platform; preliminary investigation; anchored in place; installation error; precise in place for bridge

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.032

2016-01-15

國家科技部“863”計劃項目

郭 慶(1975—)，男，碩士，高級工程師

U674.38

A

1671-7953(2016)05-0126-05

修回日期：2016-02-18

(2012AA09A0208—03)

研究方向:海洋工程專業和工程項目管理

E-mail:guoqing@mail.cooec.com.cn