大型FPSO模塊安裝的精確定位方法分析

劉傳輝，石 亮，薛玉輝，徐大才

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520）

0 引 言

從全球范圍來看，迄今新發現的油氣田中有60%位于海上，同時海洋油氣開發正逐漸朝深海、遠海方向拓展，鋪設長距離油氣回收管道的成本越來越高，風險越來越大。目前解決這一難題最有效的途徑是在海上建設油氣加工廠，即浮式生產儲油卸油裝置（Floating Production Storage and Offloading, FPSO）。海洋石油工程（青島）有限公司承建的巴油FPSO P67船部署在巴西東南海域，船長320m，寬74m，作業水深200m，上部分布有16個模塊（見圖1），最重的模塊重約1600t，采用浮吊吊裝到甲板底座上[1]。由于模塊在吊裝過程中會受海浪、風速及模塊自身因素的影響，很難將其精確安裝到甲板底座位置上，因此尋找一種有效的模塊安裝導向定位方法對于提高模塊的安裝質量、縮短吊機使用時間而言至關重要。本文針對巴油FPSO P67船模塊安裝集成中的精準定位方法進行相關分析。

圖1 巴油FPSO P67船模塊布置圖

1 模塊安裝分析

由于巴油FPSO P67船的上部模塊和船體都是在巴西建造、拖運至青島吊裝集成的，因此在安裝之前沒有可參考的甲板底座和立柱位置測量數據。同時，立柱與底座中間采用一個球形支座固定[2]，底座四周通過限位裝置將立柱卡住[3]，限位裝置與立柱之間塞有橡膠緩沖塊（見圖2），這都與以往的FPSO模塊直接固定到船甲板底座上的方式不同。因此，在安裝模塊過程中需保證每個部件的位置，只有如此才能精確地將模塊放置到球形支座上。為了實現模塊的精確定位安裝，導向結構的使用起著至關重要的作用。

圖2 模塊安裝示意

2 模塊導向結構分析

模塊導向結構主要有插件式導向結構和導向板結構2種，巴油FPSO P67船模塊安裝采用插件式導向結構；導向板結構形式是通過現場施工對第一種結構的改進。下面從導向結構的特點和安裝工藝2個方面進行對上述2種導向結構分析。

2.1 插件式導向結構

2.1.1 結構組成

插件式導向結構示意見圖3，主要由導向套、導向軸、連接板、十字插件板和筋板組成，導向軸為管式結構，十字插件板插入管內，導向套通過連接板固定在立柱上，導向軸固定在底座上，為防止模塊在插入過程中發生變形，四周焊接有筋板[4]。

2.1.2 安裝工藝

導向軸和導向套單面的間隙為12.5mm，在吊裝模塊之前，必須對各甲板底座和立柱進行精確的定位測量，確保吊裝時準確地將模塊插到導向軸內。

1) 插件式導向結構位于A軸外側（見圖4），測量上部模塊中心與船體底座中心之間的距離，根據實測數據均衡上部模塊與船體底座的偏差，確定每根立柱中心在船體底座上的定位點，根據中心點得到縱向中心線、橫向中心線、球形支座的輪廓線和導向軸的定位線；

圖3 插件式導向結構示意

2) 根據立柱中心點確定導向套的位置，并通過連接板將其焊接至立柱上；

3) 在吊裝模塊過程中，當模塊接近球形支座時，先將A軸側的立柱緩慢降至支座上，在此過程中觀察導向套與導向軸之間的間隙，防止偏斜，隨后將另2個方向的立柱緩慢降至支座上；

4) 檢查立柱與球形支座的位置，確認無誤之后切除導向套和導向軸，焊接球形支座。

由以上安裝工藝可知，通過導向軸和導向套可實現模塊的精確定位，但需在吊裝過程中緩慢下降，長時間占用吊機；從導向結構安裝的角度來看，需將導向套焊接到模塊主結構上，每次安裝之后都需將其切除，且需開坡口焊接，工作量較大，難以保證把用過的導向套應用到下一個模塊，不利于模塊的快速安裝。

2.2 導向板結構

圖5為導向板結構定位示意，該導向板結構為三角板形式，由導向板1、導向板2和導向板3組成，根據模塊立柱下降到甲板底座上的不同順序安裝不同數量的導向板，全部導向板采用填角焊接，且切除之后不影響再次使用[5]。

圖4 插件式導向結構定位示意

圖5 導向板結構定位示意

在吊裝模塊過程中，當模塊接近球形支座時，先將B軸左側立柱緩慢降至支座附近約50mm處，在此過程中觀察立柱與導向板之間的間隙，隨后將另3個位置的立柱緩慢降至支座附近約50mm處，借助放置在A軸右側底座外側導向板處的2個千斤頂進行位置的微調（見圖6），調整到位之后將模塊降至球形支座上，實現模塊的安裝就位。

通過對導向結構進行優化可知，采用導向板結構可使模塊準確無誤地安裝到球形支座上，實現模塊的精確就位，且安裝和拆除簡單。采用插件式導向結構雖然定位精度較高，但在安裝時很難一次性將模塊插到導向軸內；同時，由于每個模塊重約1000t，在吊裝過程中進行調整不僅困難，而且吊機占用時間相比導向板結構更長，會提高安裝成本，不利于模塊的快速安裝。

圖6 千斤頂輔助找正示意

3 結 語

通過對2種導向結構進行分析可知，采用導向板結構形式更具有使用價值。該導向板結構已在海洋石油工程（青島）有限公司承建的巴油FPSO P70船的模塊安裝中得到應用，提高了安裝效率，降低了吊機占用時間。該導向板結構形式的應用可為其他同類模塊的安裝提供借鑒。