某FPSO單點系泊連接器的不停產更換方法

金信岑，徐進，程微，倪鵬，肖曉凌，李宗偉

(1. 深圳市杉葉實業有限公司，廣東 深圳 518067；2.上海水下救撈工程技術研究中心，上海 200090)

恩平油田“海洋石油118”FPSO采用可解脫的內轉塔單點系泊系統(STP)，其系泊系統設計壽命為30年，系泊上錨纜采用快接式的水面連接安裝方式。2020年的水下檢測中發現多根系泊錨纜快速接頭連接器公頭部件有部分鋼珠脫出，難以保證其設計載荷，如不及時修復，遇上強臺風時一旦系泊系統受損，可能最終導致整個油田停產，給公司造成不可估量的產量損失[1]。根據單點系泊系統供應商APL的建議，應將系泊連接器快速接頭更換為永久固定接頭，施工方法應參考單點初始安裝方法，將FPSO停產解脫后利用工程船船吊將單點提拉出水面，在甲板上進行快速接頭更換。如實施此方案，油田至少需停產3個月，會造成巨額工程費用和油田停產帶來的巨大經濟損失。為保證FPSO的安全及油田的不間斷生產，考慮對FPSO在位不停產更換單點系泊系統錨纜連接器。

1 系泊連接器簡介

其單點系泊系統由12條錨腿分3簇組成，連接于單點，每條錨腿由錨樁、錨鏈和上錨纜組成，通過系泊連接器連接至單點轉塔，使FPSO保持在限定點內，一旦連接器受力脫開，FPSO就會脫離限定點位，損壞輸油管道和高壓電纜。

連接器快速接頭上部分(母頭部件)與單點轉塔相連，下部分(公頭部件)與上錨纜相連接。單點初始安裝時，快速接頭上部分預先與轉塔連接，快速接頭下部分與上錨纜連接，海上施工時由工程船船吊吊住單點，在工程船甲板上將連接器快速接頭上下部分對接，實現快速安裝。安裝后連接器快速接頭下部分上的鋼珠在液壓驅動下凸出，與連接器快速接頭上部分的內滑槽貼合張緊固定，承受整體錨纜重量及錨腿張力，見圖1a)。舊連接器長度2.46 m，水面重量約4 t。

新連接器具有與舊連接器相同的長度和接頭，不同的是其采用整體結構。水上重量約2.5 t，見圖1b)。

圖1 海洋石油118單點系泊連接器對比

2 施工方案確定

2.1 FPSO限位要求的確定

在FPSO在位不停產單點系泊系統維修作業中，需限位船對FPSO進行限位，以滿足空潛作業對FPSO單點浮筒設計中心點偏移和FPSO艏向的精度需求。參考南海某FPSO單點浮筒解脫與回接作業中FPSO限位要求[2]，結合本次施工工藝的特點，以及空潛安裝、拆卸上錨纜連接頭階段剩余張力最小的原則，確定FPSO精準限位在單點浮筒設計中心位置±0.5 m位置以內，FPSO艏向控制在±0.5°以內。

2.2 潛水作業方式的確定

根據GB 26123—2010的要求，潛水現場應有供潛水員安全入水和出水的設備；當甲板面與水面的距離大于3 m時應用潛水吊籠。進行FPSO單點系泊連接器更換，可以在潛水作業支持船或者將FPSO作為潛水作業支持平臺進行FPSO單點系泊連接器的更換。

以潛水作業支持船為潛水作業支持平臺進行單點作業時，潛水作業支持船“69”式靠泊在FPSO一側，潛水員從支持船船艉下水，其優點是潛水支持船干舷低，入出水方便，只需要采用1套潛水員入出水下系統，潛水梯作為應急入出水，也利于水面照料人員掌握潛水員水下動態和施工工索具和拆裝工裝的水下轉遞，在發生水下應急情況時救援方便；缺點是增加了施工船舶費用和支持船靠泊作業工作量，靠泊受FPSO船艏海況影響更大，作業效率較低。

以FPSO為潛水作業支持平臺進行潛水作業時，FPSO需要有足夠的甲板空間進行潛水員入出水系統、集成式潛水控制系統、潛水減壓艙等的布置以建立潛水站，優點是可縮減船舶費用和靠泊作業工作量，提高作業效率，但需要增加1套備用潛水員入出水系統[3-4]，以滿足待命潛水員應急救援的入出水對獨立入出水系統的要求；同時會增加FPSO甲板危險區域焊接作業的風險。

本項目為在單點底部進行的定點作業，綜合考慮作業效率、費用及安全性，確定采用以FPSO為潛水作業支持平臺、雙出入水系統1用1備下水的潛水作業方式，潛水員入出水系統在FPSO甲板采用綁扎的方式機械固定，其布置見圖2。

圖2 海洋石油118 船艏兩套潛水員入出水系統布置

2.3 拆裝工藝的選擇

系泊連接器更換的重點是將舊的快速接頭式連接器從轉塔和上錨纜拆除回收，替換新的整體式連接器重新安裝連接。為此，提出3種拆裝工藝方案。

2.3.1 整體拆除與整體安裝

整體拆除整體安裝，指舊連接器連同上錨纜整體從單點處拆除，整體傳遞給主作業工程船，在主作業工程船甲板將舊連接器從上錨纜拆除，再安裝新連接器到上錨纜，然后整體回傳到單點底部，連接到單點轉塔。

上錨纜懸垂狀態下整體濕重約8.5 t，舊連接器重約4 t，因此空氣潛水需要在上錨纜安裝空氣提升袋等輔助工具，將連接器頂端的銷軸拆下，整體下放至單點底部。

此時主作業船靠近FPSO，將船艉的2臺絞車鋼絲繩，通過FPSO絞車及ROV牽引傳遞到單點底部并由潛水員將鋼絲繩掛到滑輪上，見圖3。此時主作業距離FPSO約45 m。

圖3 水下鋼絲繩牽引安裝示意

潛水員利用索具將拆下的上錨纜和連接器連接到主作業絞車。主作業2臺絞車協調交替收放，將上錨纜和連接器整體傳遞至主作業船艉。此時主作業工程船利用船吊將上錨纜和連接器整體吊裝上甲板，見圖4。

圖4 主作業將上錨纜和連接器整體吊裝上船

主作業工程船將上錨纜和連接器吊裝上船以后，甲板工拆除舊連接器，更換新連接器。通過船吊傳遞入水，2臺絞車收放，將其傳遞到單點底部。

潛水員利用吊索具，將上錨纜和連接器整體回裝，連接到轉塔。

2.3.2 單獨拆除與整體安裝

即空氣潛水先拆除上錨纜， 主作業將其回收至甲板，潛水員再從轉塔拆除舊連接器。主作業甲板將新連接器安裝到上錨纜后，將上錨纜和連接器整體回傳至單點由空氣潛水完成連接。

空氣潛水員在上錨纜安裝吊索具輔助，將上錨纜與舊連接器的銷軸拆下。

主作業船靠近FPSO約45 m，按照2.3.1同樣的方式，將上錨纜回收至主作業工程船甲板。并將新的連接器安裝到上錨纜。

潛水員繼續拆除舊連接器與單點轉塔連接的銷軸。拆除后，將其回收至FPSO甲板。

主作業工程船利用船吊和2臺絞車配合，將連接好的上錨纜和連接器傳遞到單點底部。此時，潛水員水下安裝吊索具，將其回接至單點轉塔。方法與整體安裝方式相同。

2.3.3 單獨拆除與單獨安裝

即在飽和潛水先將錨腿底部解脫，釋放錨腿到自然懸垂狀態后，由空氣潛水拆除上錨纜并在單點底部臨時懸掛，再拆除舊連接器，利用FPSO吊機將其回收。再通過FPSO吊機輔助，下放安裝新連接器，并重新連接上錨纜。

潛水員利用吊索具和空氣提升袋將上錨纜提拉減負，減小銷軸與連接器之間摩擦力，利于水下液壓銷軸拆卸工具的拆卸，從而拆除上錨纜與舊連接器的銷軸。上錨纜下放并臨時懸掛在單點底部。再通過吊索具和空氣提升袋提拉舊連接器，拆除與轉塔連接的銷軸，見圖5。

此時，利用FPSO甲板上2臺絞車及FPSO船艏吊機，將舊連接器提拉出水，回收至甲板(見圖6)，再通過與回收相反的過程，將新連接器傳遞入水。

新連接器入水并傳遞至單點底部后，潛水員利用單點底部吊點索具，將新連接器提拉到位，安裝銷軸。

臨時懸掛的上錨纜，通過吊索具，移到新的連接器底部，對孔，安裝銷軸。

飽和潛水海床面完成錨腿回接，整個安裝工作完成。

2.4 拆裝工藝方案的確定

3種拆裝工藝方案總體對比見表1。

表1 3種安裝工藝比較(單條錨腿)

整體拆裝、單獨拆除整體安裝需要主作業工程船貼近FPSO作業，需反復傳遞、拆裝2根大噸位絞車鋼絲繩到單點底部。一方面，大噸位的絞車鋼絲繩由于其重量重、饒性差，潛水員水下懸空操作困難較大；另一方面由于單點底部與側面合適載荷吊耳極少，相對各錨腿，其傳遞路由角度、空間受限極大，且對于一直處于動力定位控制狀態下的主作業工程船，在艏向限位控制狀態下的FPSO，其因洋流等多方面因素影響而動態變化，主作業工程船與FPSO兩船貼近作業且有鋼絲繩相關聯，一旦有異常將很難避讓，因此風險極大；同時，主作業工程船貼近FPSO作業，潛水作業將面臨涉及動力定位方式的作業風險控制[5]。

采用第三種安裝工藝，能避免上述風險，但需要FPSO吊機配合協同作業，增加了FPSO作業面水面水下聯合吊裝風險。經各方評估，確定管理界面，且水面水下聯合吊裝在同一作業區域，溝通更為方便有效；吊裝同處于FPSO一個基本穩定的設施，吊裝中動態控制的風險更低。

盡管第三種施工工藝會增加空氣潛水水下拆裝次數，增大工作量，但潛水員拆除或安裝的上錨纜整體重量減輕，水下更容易操作和調整，能減少受主作業施工船舶的影響，也能利用吊索具對連接器或上錨纜更好地提拉或調向，實際效率更高，工期更短，風險更好管控。

3 水下提升技術運用

采用連接器單獨拆裝方式進行作業，拆除重量分別為8.5、4.0 t,安裝重量分別為2.5、8.5 t，且海洋石油118單點結構設計為水下不可拆卸，單點浮筒周圍無可利用的吊點，上錨纜基座空間狹窄，潛水員水下作業困難，風險較高。為此，在上錨纜的拆卸、傳遞、臨時懸掛和回接過程中均采用空氣提升袋進行水下提升減負。盡管該工藝增加了空潛的部分作業量，但較以往類同項目的作業方式，降低了FPSO拖尾限位的控制精度，減少受外界施工船舶交叉作業如水下進行鋼纜傳遞的風險[6]，解決了水下起重的無可用懸掛吊點的難題。

4 結論

1)相比原停產維修的建議，FPSO在位不停產更換單點系泊系統錨纜連接器技術方案是可行的，且更具經濟效益。

2)單點在線維修必須確保FPSO精準限位，要求限位組具備豐富的限位作業經驗，同時考慮突發惡劣氣象影響，否則，失效后果嚴重。

3)以FPSO主甲板作為潛水作業支持平臺，可提高工作效率，但需同時考慮潛水設備在FPSO危險區域的焊接固定問題，以及在惡劣天氣FPSO橫搖時，設備的穩定性。

4)采用前文所述方式，并結合水下空氣提升袋的使用可以減輕拆裝時的水下重量，降低作業風險，但施工中需遵循相關的規范、標準的要求，以規避水下空氣提升袋使用帶來的次生風險。