浮托平臺總圖布置設計分析

司紅濤，程久歡，劉吉飛，郝孟江

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

1 浮托安裝技術原理

本文以A平臺為例，該平臺為海上油田浮托平臺，擁有四層甲板，平面軸線與尺寸如圖1所示。其中，A軸與B軸為南北方向，兩軸之間相距40m；1軸與2軸為東西方向，也就是進船方向，二軸相距14m；2軸與3軸相距16m；3軸與4軸相距14m。在浮托安裝時，主要原理是利用船只將建好的組塊在海上進行干拖，并與導管架結構連接，采用“注壓載水＋機械提升”的方式，使整體組塊安裝在導管架上方，由此完成浮托安裝。主要的安裝類型有兩種，一種為單船型，另一種為雙船型，因雙船浮托對海域環境、操作者技能的要求較高，因此應用相對較少，大多采用單船浮托，安裝技術如下：

1）將平臺利用船只運輸到導管架上方，使平臺與導管架在軸線方面對齊；

2）借助海水退潮水位降低，船只壓載提升，使平臺高度降到導管架上方，并將平臺與導管架相連接。通常情況下，結構單元被安裝在導管架的上方，在安裝過程中，使荷載得到轉移，起到臨時固定作用[1]。

圖1 A平臺平面軸線與尺寸示意圖

2 浮托平臺總圖布設方法

2.1 確定位置與尺寸

浮托安裝具有較強的特殊性，應在正式安裝前對平臺位置、方位、軸線尺寸等參數進行確定。在平臺位置確定時，應盡可能地減少船只帶纜、拋錨、船舶運動對周圍結構物產生的干擾；在方位選擇時，應設置火炬、生活樓、鉆修井等基礎設施后，平臺方位的確定應使船只進出平臺方向與海域流向基本平行；在軸線尺寸方面，可通過公式進行計算，公式為：

式中，w代表的是導管架范圍內船舶寬度的最大值，單位為m；D代表的是導管架的直徑大小，單位為m；C代表的是安裝間隙，單位為m。式中，安裝間隙還包括導管架移動間隙，一般超過0.1m；與船體相比，護舷尺寸通常超過0.5m左右。在平臺設置時，船只的選擇十分關鍵，如若寬度過大，則會使平臺的尺寸隨之增加，結構梁尺寸也延長，建造成本也相應地增加。平臺的軸線尺寸與船只進入方向垂直，在明確船只寬度后，還要對設備尺寸、平臺大小、井口布設等多種因素綜合考慮，結合船只結構特性，使軸線位置能夠與強結構處盡量重合或者貼近[2]。

2.2 設備布置

（1）電儀托架設計。在對電纜托架路徑進行設計時，應正確認識不同安裝方式與托架路徑間的聯系。在符合設計標準的基礎上，通過合并排列、增加夾層等方式，盡可能地減少海上安裝工作。在托架規劃過程中，還應核實以下內容，例如，輸入條件是否全部輸入，浮托安裝形式、限制區圖紙、船舶信息、組塊導管架施工空間是否充足等。

（2）火炬設計。如若平臺中設計了火炬，則位置應與船只方向處于平行狀態，并居中設計，以降低運動慣性對浮托產生的不良影響；

（3）管道設計。在對海管立管、泵護管、海纜J型管進行設計時，應對設計位置進行確定，符合進出船軌跡、進船方式與限制區的要求。例如，護管與立管對浮托安裝具有一定影響，應將其安裝在不影響浮托運行的區域，并且根據實際情況做好防護工作，如若必須將其安裝在導管架的內側，可在浮托安裝后進行海上安裝，還應對安裝可行性與工作量進行綜合考慮。

2.3 井口布設

該項工作主要包括采油樹安裝、井口位置與甲板三者，根據鉆井時間與浮托安裝時間的確定是上述三者安裝的關鍵。對于鉆完井的平臺，井口最好設置在與船只行駛方向平行的軸線之外，這樣可以減少平臺安裝對井口設備產生的干擾。在布設過程中，可將井口位置設置在平臺的端部或尾部，這樣可縮短浮托安裝時跨越井口區的距離。在采油樹安裝時，根據鉆井與完井作業合理設置高度，與采油樹上方平臺相比較低，將安裝間隙控制在合理范圍內，一般要超過船舶允許的升降高度，取值范圍在0.8～1.5m。

2.4 甲板布置

浮托安裝具有特殊屬性，在平臺布設時，不同的安裝方式可能對平臺產生不同的影響，主要從荷載控制與安裝區避上體現出來。對于前者來說，在布設時應重點關注平臺重心與重量的布設，如若重量不夠均衡、偏心嚴重，很容易導致

DSU局部支反力迅速增加，使船只局部強度超限，影響平臺在安裝時的不穩定性，特別是軸線橫縱方向的平臺偏心，后果更加明顯。在平臺總體布設時，應與DSU位置相結合，使各種DSU的支反力處于均衡態勢，此時平臺的重心會被控制在合理范圍內。如若平臺中帶有火炬臂，在設計時應與船只行駛方向平行，并安裝在中間的位置，可減少浮托時運動慣性對其的干擾。通過綜合分析各項因素，將該平臺的浮托重心設置在（-2.69m，1.39m）的位置，高度確定為24.81m，均滿足浮托安裝相關要求。在安裝區避讓方面，具體布設措施如下：

（1）避讓區布設。該區是指平臺與導管架之間的區域，通過設置該區，可防止平臺在安裝之前有其他與安裝無關的障礙物布設其中，該區域在整個浮托區中均有體現，布設方法如圖2所示[3]。

圖2 浮托限制區布設圖

（2）甲板布設。為了防止甲板在浮托安裝時，與船只進退、連接、導管架以及其他結構物之間相互影響，在甲板設計時應使最低點超過DSU支點；如若無法滿足這一點，可按照甲板設備需求，將其處于限制區以外，并保留充足的間隔，使安全性得到切實保障。

（3）泵體與護管布設。主要的泵體有海水泵與消防泵，通常將泵護管設置在導管架之內，在確保避讓區不受干擾的前提下，與導管架同時安裝；如若對避讓區產生干擾，則應在浮托工序安裝后再開展作業。

（4）底層甲板高度。在對該平臺中底層甲板高度進行設計時，應與平臺區的環境狀態相結合，結合甲板結構、重現期與船只行駛吃水支架高度等因素，通過公式對底層甲板高度的最小值進行計算，公式如下：

式中，D代表的是船體的深度，單位為m；h代表的是船體行駛吃水支架高度，單位為m；h1代表的是平臺支架高度；h2代表的是底層甲板結構梁的高度，單位為m；c1代表的是退船余量；MSL代表的是海面高度的均值。

3 結語

綜上所述，在海洋事業不斷發展之下，海上浮托安裝顯得十分重要，尤其對于大型平臺的安裝，更要注重安裝要點，保障安裝質量，克服傳統浮吊的技術瓶頸，使平臺上方組塊以一體化的形式完成安裝，在保障工程質量的同時，還可有效縮短工期，減少成本投入，使各項專業協調配合，促進浮托安裝的順利完成。