大型LNG項(xiàng)目模塊化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)解析

柏鎖柱（中國(guó)石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)公司）

“模塊化”施工方法從上個(gè)世紀(jì)50年代開(kāi)始逐漸推廣開(kāi)來(lái)。在人力和技術(shù)資源不足、缺乏基礎(chǔ)設(shè)施依托或自然條件惡劣的項(xiàng)目中采用“模塊化”建設(shè)方法，能夠最大程度地克服這些不利因素的影響，對(duì)于縮短工期、保障質(zhì)量、降低成本，保證大型項(xiàng)目的順利投產(chǎn)和其經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。

俄羅斯國(guó)內(nèi)缺乏模塊化建造大型LNG工廠的經(jīng)驗(yàn)和能力，模塊制造場(chǎng)地及相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員也很匱乏，因此在LNG工廠建設(shè)項(xiàng)目中，充分利用國(guó)外模塊場(chǎng)地成熟的設(shè)備、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，將絕大部分的工作量轉(zhuǎn)移到海外，不僅可以轉(zhuǎn)移相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)，還能優(yōu)化配置國(guó)內(nèi)外廠家的資源，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證LNG工廠的平行建設(shè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)按期投產(chǎn)。

以Technip為首的國(guó)際總包商在亞馬爾LNG項(xiàng)目中運(yùn)用了先進(jìn)的管理方法，實(shí)現(xiàn)了LNG工廠的高度模塊化建設(shè)。截止2017年11月6日該項(xiàng)目共設(shè)計(jì)了142個(gè)模塊，總重量約42×104t，現(xiàn)已投入生產(chǎn)。

1 亞馬爾LNG項(xiàng)目簡(jiǎn)介

亞馬爾LNG項(xiàng)目位于俄羅斯西西伯利亞亞馬爾-涅涅茨自治區(qū)的亞馬爾半島東北部，氣源地南塔姆貝氣田位于北緯71度，東經(jīng)72度，在北極圈內(nèi)，是全球緯度最高的LNG項(xiàng)目。現(xiàn)場(chǎng)的氣候多變，一天可以交替出現(xiàn)陰晴雨雪的天氣；項(xiàng)目所在地為天然凍土帶，地表60%為沼澤和湖泊；最冷月1月份平均氣溫-23～-27℃，最熱月7月份平均氣溫3～9℃；全年平均風(fēng)速5.7～6.9 m/s，最大風(fēng)速28～40 m/s；全年降雨約400 mm，平均積雪厚度50 cm；連接項(xiàng)目的薩別塔港口10月份開(kāi)始結(jié)冰，來(lái)年5月份結(jié)冰厚度可達(dá)2.4 m。

亞馬爾項(xiàng)目是上下游一體化的綜合性項(xiàng)目，LNG工廠設(shè)計(jì)年產(chǎn)量達(dá)到1650×104t，建設(shè)時(shí)是全球在建最大的LNG項(xiàng)目，工藝復(fù)雜，投資巨大，管理難度極高。由于地處北極圈以?xún)?nèi)，與其他LNG項(xiàng)目相比，亞馬爾項(xiàng)目有很多方面需要重新定義和設(shè)計(jì)，例如其所用鋼材和設(shè)備需能忍受零下52℃的低溫；為了避免破壞永凍土，公用工程管線需架空鋪設(shè)，所有建筑物下面需要安裝熱穩(wěn)定裝置等。因此選擇合適的總包商就成為項(xiàng)目必須要解決問(wèn)題的重中之重。

2 亞馬爾項(xiàng)目LNG工廠模塊化策略

亞馬爾項(xiàng)目LNG工廠總包商是在工程EPC總包方面有豐富經(jīng)驗(yàn)的法國(guó)德希尼布、日本千代田和日暉組成的聯(lián)合體。為了更好地對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行精細(xì)化管理，2014年總包商設(shè)立了南塔姆貝STL和Yamgaz 2個(gè)子公司，分別負(fù)責(zé)俄羅斯國(guó)內(nèi)和國(guó)外的業(yè)務(wù)，國(guó)內(nèi)業(yè)務(wù)主要包括LNG工廠現(xiàn)場(chǎng)施工、試車(chē)投產(chǎn)的組織和管理，國(guó)外業(yè)務(wù)主要包括長(zhǎng)周期設(shè)備采購(gòu)以及各家模塊廠的監(jiān)造管理。

總包商為亞馬爾項(xiàng)目LNG工廠設(shè)計(jì)了3條LNG生產(chǎn)線，每條年產(chǎn)量550×104t。這種級(jí)別的產(chǎn)能需要采購(gòu)更多大型成熟性設(shè)備，設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的工藝，模塊的劃分也相應(yīng)更復(fù)雜。模塊化絕不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)分割，而是需要綜合考慮工藝（每個(gè)工藝又包含很多功能模塊）、模塊尺寸和重量、完整性、項(xiàng)目工期安排等。根據(jù)以上原則，總包商將亞馬爾項(xiàng)目LNG工廠共劃分了142個(gè)模塊，其中一期78個(gè)模塊，二期和三期均為32個(gè)模塊，總重量約42×104t，單個(gè)模塊重量1000～7000 t不等，高度達(dá)到數(shù)十米。為了保證工期和質(zhì)量，總包商在世界范圍內(nèi)選擇了10個(gè)資質(zhì)優(yōu)良的模塊制造場(chǎng)地（表1），其中中國(guó)有7家。這些模塊場(chǎng)地?zé)o不是在滿足近乎苛刻的技術(shù)和商務(wù)條件的情況下，經(jīng)過(guò)激烈的競(jìng)爭(zhēng)最后中標(biāo)的。

表1 模塊包按制造場(chǎng)地劃分

在制定模塊化策略時(shí)，需要綜合考慮設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、項(xiàng)目管理等一系列的影響因素，其中每一個(gè)要素都會(huì)關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目的成敗。

2.1 模塊設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)以最大程度地減少現(xiàn)場(chǎng)工作量為原則，主要應(yīng)考慮以下因素。

1）模塊大小和重量。當(dāng)今模塊運(yùn)輸船的尺寸和載重量等參數(shù)都是固定的，因此模塊尺寸和重量要據(jù)此設(shè)計(jì)。

2）工藝需求和設(shè)備選型。相同的工藝，例如重組分分餾單元，要?jiǎng)潥w到一個(gè)模塊包中；選擇設(shè)備時(shí)，不僅要與所設(shè)計(jì)的模塊在尺寸上匹配，一般也需要有成功應(yīng)用的案例。例如，亞馬爾項(xiàng)目所采用的是成熟的C3MR液化工藝。

3）自然環(huán)境。針對(duì)極地氣候和永凍土的特殊性，在工藝設(shè)計(jì)上要考慮一系列有效的應(yīng)對(duì)措施，例如電伴熱、永凍土熱穩(wěn)定裝置等。

4）工期保障。工期決定了項(xiàng)目成本，進(jìn)而決定了項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。亞馬爾項(xiàng)目中首先要確保的是第一條LNG生產(chǎn)線的投產(chǎn)，包括第一條生產(chǎn)線投產(chǎn)所需要的其他附屬設(shè)施，例如道路、公用工程、港口等，因此前期設(shè)計(jì)上要優(yōu)先考慮。

2.2 模塊制造

在模塊制造環(huán)節(jié)，主要應(yīng)考慮以下因素：

1）合理選商。當(dāng)LNG工廠做完FEED（前端工程與設(shè)計(jì)）后，總包商會(huì)根據(jù)模塊的特點(diǎn)和工藝要求，將建設(shè)內(nèi)容劃分成不同的模塊包；然后向世界各地的模塊廠發(fā)出資質(zhì)預(yù)審資料，之后向通過(guò)的模塊廠發(fā)送招標(biāo)邀請(qǐng)，進(jìn)入招標(biāo)評(píng)標(biāo)階段；最后綜合技術(shù)標(biāo)和商務(wù)標(biāo)的得分情況，推薦最優(yōu)的模塊廠給業(yè)主批準(zhǔn)。

2）充足的人力技術(shù)資源。動(dòng)則數(shù)千噸的模塊制造需要大量的人力物力，因此分包商要提前謀劃，必要時(shí)進(jìn)行再分包。需對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，考核合格后方能上崗，特種模塊運(yùn)輸車(chē)輛SPMT、吊車(chē)等大型設(shè)備也需提前動(dòng)遷。

3）HSE管理。模塊制造涉及到大量的高處作業(yè)和交叉作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)的吊裝、焊接、打磨、防腐、保溫、試壓等作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，安全風(fēng)險(xiǎn)高；同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的易燃材料較多，由熱工作業(yè)帶來(lái)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較大；不同專(zhuān)業(yè)的人員多、流動(dòng)性大，對(duì)他們的安全培訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)管控是個(gè)難點(diǎn)。針對(duì)以上問(wèn)題，亞馬爾項(xiàng)目采取了班前會(huì)、現(xiàn)場(chǎng)巡視、SIMOPS管理、PTW管理以及安全人工時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)制度等措施，有效杜絕了安全事故的發(fā)生。

2.3 模塊運(yùn)輸

模塊運(yùn)輸?shù)幕驹瓌t是及時(shí)、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、安全，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到打包、裝載、船運(yùn)和模塊安置的限制，保證模塊在遠(yuǎn)洋運(yùn)輸途中的安全[1]。需要考慮以下因素。

1）模塊所在港條件。提前考察各模塊場(chǎng)地的停靠港吃水深度，避免出現(xiàn)模塊運(yùn)輸船不能停靠的情況。

2）根據(jù)模塊設(shè)計(jì)大小，提前租好相應(yīng)船舶，模塊裝卸用的特殊車(chē)輛SPMT等專(zhuān)用設(shè)備也要提前準(zhǔn)備好。

3）解決好法律、海關(guān)方面的問(wèn)題。在亞馬爾項(xiàng)目中需要了解北冰洋船舶航行權(quán)問(wèn)題，按照俄羅斯法律，在俄屬北冰洋航行的船舶應(yīng)懸掛俄羅斯國(guó)旗，這就需要協(xié)調(diào)不同的船級(jí)社解決；模塊運(yùn)輸船的停靠需要提前報(bào)關(guān)申請(qǐng)，避免因?yàn)閳?bào)關(guān)問(wèn)題造成船舶無(wú)法入港而耽誤船期。

4）合理安排模塊運(yùn)輸期。亞馬爾項(xiàng)目所在地一年有8個(gè)月的結(jié)冰期，除了ARC7破冰級(jí)模塊運(yùn)輸船可全年通航外，其他的模塊運(yùn)輸船要安排好運(yùn)輸窗口期，避免出現(xiàn)船舶航行安全和港口無(wú)法停靠問(wèn)題；同時(shí)還需要規(guī)劃好運(yùn)輸路線，提前對(duì)蘇伊士運(yùn)河的通航能力進(jìn)行調(diào)研，必要時(shí)使用中間場(chǎng)地進(jìn)行中轉(zhuǎn)，以更好地調(diào)節(jié)模塊運(yùn)輸期，達(dá)到節(jié)約運(yùn)輸成本的目的。

5）需要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)用于模塊卸載的碼頭和道路。模塊卸載是需要船尾停靠的，吃水深度大，為此亞馬爾項(xiàng)目專(zhuān)門(mén)新建了兩個(gè)用于模塊卸載的泊位。

6）包裝問(wèn)題。SPP-現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制管廊包裝應(yīng)使用木質(zhì)、塑料或者金屬包裝，要保障連接處法蘭面、接線盒、電線終端和管線終端的安全不損壞，以便保障運(yùn)輸安全。亞馬爾項(xiàng)目中有些模塊場(chǎng)地在同總包商簽署分包合同時(shí)，沒(méi)有明確打包框架材料材質(zhì)要求，雖然不影響工程進(jìn)度，但存在較大金額的費(fèi)用增加。

2.4 項(xiàng)目管理

與其他現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)的項(xiàng)目相比，模塊化建設(shè)方法給項(xiàng)目管理帶來(lái)的挑戰(zhàn)更多更復(fù)雜，因此需要注意以下事項(xiàng)。

1）要有經(jīng)驗(yàn)豐富的模塊場(chǎng)地監(jiān)造團(tuán)隊(duì)。

2）加快設(shè)計(jì)出圖和采購(gòu)。有關(guān)采購(gòu)哪些具體的材料和設(shè)備，需要提前在設(shè)計(jì)中確定下來(lái)，提前確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)日期。

3）通過(guò)各專(zhuān)業(yè)工作界面管理提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一些大型的工程中，由于工作界面劃分不清，導(dǎo)致人員超勞問(wèn)題突出，影響正常生產(chǎn)。

4）質(zhì)量管理。質(zhì)量是項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵要素，對(duì)保障項(xiàng)目收益和人身、設(shè)備財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義，在項(xiàng)目的執(zhí)行過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)性制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和體系。

5）趕工和獎(jiǎng)勵(lì)措施。每一個(gè)項(xiàng)目在執(zhí)行過(guò)程中都不可避免地會(huì)出現(xiàn)進(jìn)度滯后的情況，亞馬爾項(xiàng)目更是如此，為此總包商通過(guò)定期召開(kāi)由股東、業(yè)主以及分包商共同參加的發(fā)起人會(huì)議，及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決項(xiàng)目存在的問(wèn)題，制定可行的趕工措施，對(duì)于工期特別緊張的模塊給予高額獎(jiǎng)勵(lì)，極大地激發(fā)了分包商的工作積極性，對(duì)于保障項(xiàng)目進(jìn)度發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

6）分包商過(guò)多。亞馬爾項(xiàng)目中有些模塊場(chǎng)地組織了多個(gè)層級(jí)的分包商，導(dǎo)致人員素質(zhì)參差不齊，施工質(zhì)量和施工進(jìn)度無(wú)法保證。

7）項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的施工和試車(chē)組織。模塊轉(zhuǎn)移到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)后，需要組織大量技術(shù)工人安裝連接并試車(chē)，涉及眾多分包商，管理難度非常大。亞馬爾項(xiàng)目總包商通過(guò)人員和設(shè)備工作單，完成工作接收單，材料采購(gòu)單，工作單，服務(wù)單等形式，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作進(jìn)行了有效管理，保障了項(xiàng)目進(jìn)度。

3 結(jié)論

亞馬爾項(xiàng)目LNG工廠的建設(shè)最終采用模塊化方式是綜合考慮項(xiàng)目自身特點(diǎn)和其他影響因素的必然結(jié)果[2]。選擇了具有豐富經(jīng)驗(yàn)的國(guó)際EPC總包商是該項(xiàng)目能夠順利推進(jìn)的重要前提條件。文中希望通過(guò)剖析亞馬爾項(xiàng)目LNG工廠的模塊化建設(shè)方法，為其他LNG項(xiàng)目提供建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

通過(guò)亞馬爾項(xiàng)目建設(shè)實(shí)例[3]，現(xiàn)得出通用性模塊化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)：促進(jìn)我國(guó)相關(guān)工程公司更加全面了解和掌握與國(guó)際工程公司開(kāi)展國(guó)際項(xiàng)目合作的規(guī)則；促進(jìn)中國(guó)相關(guān)技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)和創(chuàng)新；培養(yǎng)了一批中方模塊化工程技術(shù)管理人才；海外中型項(xiàng)目模塊化成功建造，為進(jìn)一步參與大型LNG項(xiàng)目積累工程經(jīng)驗(yàn)。

[1]何曉超.LNG模塊化建造尺寸的誤差分析及控制[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016（6）：35-40.

[2]樊祥濱，杜洪杰.LNG工廠模塊化建造大型管線安裝計(jì)劃優(yōu)化[J]，石化技術(shù)，2017（5）：18-24.

[3]亞馬爾液化天然氣項(xiàng)目投產(chǎn)[J].中國(guó)石油企業(yè)，2017（12）：9.