立式建造導管架井口導向尺寸控制方法

摘要：導管架建造過程需精確控制井口導向尺寸和井口同心度，以保證海上施工隔水套管順利安裝。以某項目導管架建造為例，給出了立式建造導管架井口導向預制階段平面組對尺寸控制方法，總裝階段建立導管架總裝建造基準線，基于基準線控制井口導向片空間組對尺寸和井口同心度，為導管架施工建造提供指導。

Abstract： The guide dimension and concentricity of the wellhead should be controlled accurately during the construction of the jacket， so as to ensure the installation of the water proof sleeve. Taking the jacket construction as an example， the dimension control method for plane group in vertical construction jacket wellhead guided prefabrication is presented， during the site assembly stage， the base line of the jacket assembly is established， and the dimension and concentricity of the wellhead are controlled based on the base line， which provides guidance for the construction of jacket.

關(guān)鍵詞：導管架;井口導向;尺寸控制;同心度

Key words： jacket;wellhead guidance;dimension control;concentricity

中圖分類號：TE54 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）25-0120-03

0 ?引言

隨著海洋石油增儲上產(chǎn)計劃的深入實施，樁基式海上石油平臺的需求日漸增大，樁基式海上石油平臺依據(jù)水深分為淺水型導管架平臺（水深50m以內(nèi)）、較深水型導管架平臺（水深50-200m）和深水型導管架平臺（水深200m以上）[1-2]。受結(jié)構(gòu)噸位、結(jié)構(gòu)形式、吊裝能力等因素影響，淺水型導管架多采取直立建造方式，較深水型和深水型導管架多采取臥式建造方式。

導管架井口導向數(shù)量多，焊道數(shù)量大，空間結(jié)構(gòu)呈多層同心分布，涉及平面組對和空間組對及共線度等，需嚴格控制井口導向尺寸，以保證后續(xù)隔水套管順利安裝[3]。張士艦等提出了基于最小二乘法計算井口同心度的計算方法[4]，孫云虎等通過建立數(shù)學模型分析尺寸誤差，實現(xiàn)了PY30-1導管架7層井口同心度的控制[5]，張士艦等通過增加導向內(nèi)皮、外皮測量數(shù)據(jù)點，提高導向空間測量精度[6]。上述研究側(cè)重于井口導向同心度的計算方法和測量數(shù)據(jù)精度的改善，未充分考慮井口導向預制平面組對尺寸控制和導管架的建造特點。本文某導管架，結(jié)合該導管架立式建造特點，給出了立式建造導管架井口導向尺寸控制的一般方法。

1 ?研究對象

該導管架模型如圖1所示，該導管架有8根導管（4根單傾，傾度為1：10;4根雙傾，傾度為1：7.07），三層水平片，分別為-27.7m、-10m和+6m，井口片位于3軸與4軸之間，分別為-10m和+6m，各有40個井口導向。導管直徑分別為2286mm，2300mm，2350mm，2370mm四種。導管架基本總體信息參見表1。

2 ?預制階段尺寸控制

井口導向片的預制分為結(jié)構(gòu)管預制和井口導向安裝預制階段，分別針對焊前、焊后兩個節(jié)點進行尺寸控制，根據(jù)項目技術(shù)規(guī)格書要求，井口片水平度12mm，桿件長度±10mm，跨距尺寸±10mm，對角線尺寸±19mm。測量儀器為徠卡TS60型全站儀，該全站儀精度指標為1+1.5ppm。本文以+6000井口片預制為例，詳述井口片預制階段尺寸控制方法。

2.1 井口導向水平片尺寸控制

該層井口片由兩根長拉筋和若干零散拉筋構(gòu)成，整體結(jié)構(gòu)形式成規(guī)則矩形結(jié)構(gòu)，依據(jù)預制尺寸控制程序，需要對片結(jié)構(gòu)進行焊前和焊后階段測量，預留焊接余量，控制焊接收縮。在進行焊前尺寸測量時，需要在兩根長拉筋管端部最高點處反出最高線，離管端坡口100mm處做測量標記A、C、D、F，需要注意的是最高點一定反定準確，否則就會出現(xiàn)跨距尺寸變大或變小，無法準確預留出焊接收縮量，容易引起焊接收縮導致數(shù)據(jù)超差。井口導向片焊后尺寸測量數(shù)據(jù)如圖2所示，同時要控制對角線的長度，控制兩個長拉筋的相對偏移，以防止錯位。焊前階段，跨距尺寸需要根據(jù)焊道的數(shù)量進行控制，必須比理論數(shù)值要大。

2.2 井口導向尺寸控制

井口導向片預制完成后，下一步需要安裝井口導向，井口導向一般比較多，此井口片有40個井口導向，需要嚴格控制每個井口導向相對于片中心基準線的偏移，依據(jù)項目技術(shù)規(guī)格書要求，偏移公差要求為±6mm。與井口片焊前一樣，需要控制焊接收縮量。井口導向焊后尺寸測量結(jié)果如圖3所示。

在預制片井口導向焊后尺寸測量合格后，為實現(xiàn)總裝過程對井口導向片及井口導向尺寸控制，需在結(jié)構(gòu)片兩根長拉筋桿件外側(cè)90°水平位置反定測量標記位置點，一般做法是選取各自桿件的端部最高點作為參考基準，然后沿著圓管管壁向水平外側(cè)位置量取圓管周長的四分之一，作為90°水平外側(cè)位置測量標記點。

3 ?總裝階段尺寸控制

導管架建造一般通過布置三維坐標控制網(wǎng)控制導管架空間尺寸[7]，該方法需在地基穩(wěn)固處制作永久測量坐標站，造價高，且受限于現(xiàn)場建造條件，多有視線不通視情況。基于WHPV導管架立式建造、相對尺寸小的特點，在導管架所在兩側(cè)滑道水泥墊墩上或者水泥地面的鋼條上，建立幾何關(guān)系平行的兩條基準線。該方法成本低、位置相對穩(wěn)固、應(yīng)用靈活，可實現(xiàn)導管架單側(cè)利用基準線進行空間定位，避免了導管架滑道兩側(cè)關(guān)聯(lián)測量，為保證基準線精度，本文借助高精度徠卡TS60型全站儀，進行盤左、盤右多測回觀測方法，確保基準線精度。

3.1 單層井口導向尺寸控制

單層井口導向尺寸控制不僅需要控制拉筋的位置和標高，更要控制每個井口導向相對于基準線的偏移，以防止整體超差。借鑒張士艦等人的經(jīng)驗，分別參考基準線在導管架兩側(cè)測量井口導向偏移，取井口導向內(nèi)皮無導向槽位置和對應(yīng)外皮位置，均勻采集6-8個點，擬合最佳圓心計算各導向偏移。EL（+）6000焊后井口導向尺寸控制如圖6所示，需要注意的是在焊前階段要預留出焊接收縮量，防止焊接收縮超差。

3.2 多層井口導向尺寸控制

導管架建造過程中，多層井口導向同心度決定了海上施工時隔水套管能否順利插入，為導管架建造過程中的重點監(jiān)控節(jié)點。通過將各層井口導向擬合為最佳一條直線，計算各井口導向相對于該直線的偏離距離，即為各層井口導向同心度。必須嚴格控制各層井口中心到最佳直線的距離不能超過技術(shù)規(guī)格書中所規(guī)定公差要求，防止一層井口同心度控制偏差引起整體井口最佳直線的偏移。井口同心度的控制分為井口平面預制組隊控制和井口空間組對控制，井口平面預制控制是基礎(chǔ)性的工作，必須嚴格控制。井口的空間組對控制要利用大型導管架建造尺寸誤差分析系統(tǒng)軟件進行分析，建立數(shù)學模型。井口同心度的好壞關(guān)系到海上能否正確安裝隔水套管，所以必須嚴格控制各層井口的中心，以免海上施工出現(xiàn)重大失誤。本文將多層井口導向圓心計算出來，然后擬合最佳基準線，以最佳基準線判斷井口同心度，如圖5所示。

4 ?結(jié)論

本文簡介了導管架一般建造形式，并以立式建造井口平臺導管架建造為例，從導管架井口導向片預制焊前、焊后尺寸控制，總裝基準的建立，總裝階段井口導向預制安裝焊前、焊后尺寸控制及井口導向總裝階段尺寸控制等幾個方面詳述了導管架井口導向尺寸控制方法及注意事項，對導管架井口導向的預制及總裝具有現(xiàn)實指導意義。

參考文獻：

[1]侯金林，于春潔，沈曉鵬.深水導管架結(jié)構(gòu)設(shè)計與安裝技術(shù)研究——以荔灣3-1氣田中心平臺導管架為例[J].中國海上油氣，2013，25（6）：93-97.

[2]王圣強，陶付文，張建峰，等.大型深水導管架陸地建造方法[J].山西建筑，2015，41（03）：91-92.

[3]杜建港.隔水套管支撐井口平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[D].天津大學，2012.

[4]張士艦，李海峰，白鯤.大型深水導管架井口導向同心度的計算方法[C]//海洋工程學術(shù)會議.2007：382-385.

[5]孫云虎.大型導管架井口同心度控制方法探討[C]//海洋工程學術(shù)會議.2011：1662-1666.

[6]張士艦，楊青峰，李小紅，等.一種精確測量深水導管架井口導向空間位置的新方法[J].石油工程建設(shè)，2019，45（1）：88-92.

[7]劉榮坤，楊青峰，李家軍，等.三維坐標控制網(wǎng)在大型模塊尺寸控制中的應(yīng)用[J].海洋工程裝備與技術(shù)，2018，5（04）：274-277.