淺談深水導管架井口同心度控制方法

摘" " 要：隨著我國海洋石油開發不斷向深水領域邁進，海上深水導管架平臺在海洋工程中備受重視。深水導管架建造過程中的井口同心度尺寸精度控制是重中之重，若井口導向尺寸控制不好就會影響導管架海上采油樹的安裝，影響整個導管架的投產進度。因此深水導管架井口同心度精度控制從預制到總裝需要優化尺寸控制方法，保障井口同心度滿足項目公差要求。

關鍵詞：深水導管架；井口同心度；精度控制方法

中圖分類號：TE54" " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標志碼：A

Brief Talk on the Concentricity Control Method

of Deepwater Jacket Wellhead

ZHAO Pengzhi， HUANG Litao

（ COOEC-Fluor Heavy Industries CO.， Ltd.，" Zhuhai 519000 ）

Abstract： As China's offshore oil development continues to move towards the deep-water field， the offshore deep-water jacket platform has attracted much attention in marine engineering. The control of the wellhead concentricity and dimensional accuracy in the construction process of the deepwater jacket is the top priority， and if the wellhead guide size is not well controlled， it will affect the installation of the offshore subsea tree of the jacket and the production progress of the entire jacket. Therefore， the precision control of the concentricity of the wellhead of the deepwater jacket needs to be optimized from prefabrication to final assembly to ensure that the concentricity of the wellhead meets the tolerance requirements of the project.

Key words： deepwater jacket;" wellhead concentricity;" precision control method

1" " "引言

隨著我國海洋石油開發不斷向深水領域邁進，筑夢深藍，固定式導管架平臺應用的范圍逐步增加，相比水下生產系統或浮式平臺，其具有結構構造簡單可靠、建造難度小、施工方便、可支持干式井口、能夠預留井槽、可有效降低作業成本等多方面優勢，在300～500 m[1]水深范圍內仍為油氣田開發的最優開發方案之一。

在深水導管架建造過程中，尺寸控制尤為重要，特別是深水導管架井口同心度的控制，保障了后期海上采油管線順利安裝。深水導管架井口層數多，且每層井口數量也比較多，井口同心度公差要求高，井口同心度要控制在±12 mm以內。例如“海基一號”共12層井口，每層井口16個；“海基二號”共13層井口，每層井口24個[2]；井口同心度受結構形式和不均勻沉降的影響，大大增加了井口同心度的控制難度。

為保障深水導管架井口同心度滿足項目要求，從預制到總裝制定了一系列的控制措施，保障井口同心度在陸地建造階段保質保量的向前推進，為海上安裝采油管道奠定了堅實的基礎。

2" " 井口片預制尺寸控制

深水導管架井口層數多，為保障總裝井口同心度滿足公差要求，預制階段需要嚴格控制井口尺寸，針對不同的結構形式制定相應的尺寸控制措施，井口預制施工流程如下：

2.1" "有固定框架井口片尺寸控制

如圖1所示，以節點1、2、3、4控制框架整體尺寸，1-2與3-4、1-3與2-4跨距尺寸執行公差5 mm，同時要保證自由端A和B、C和D對稱，執行公差5 mm，為井口導向片與外部框架合攏尺寸奠定良好的基礎。

如圖2所示，框架焊接完成后再根據框架尺寸，以節點1、2、3、4為基準，安裝井口導向，執行公差±3 mm。

井口導向焊接過程中施工方要根據焊前尺寸對焊接順序進行過程控制，保障焊后尺寸滿足公差要求。

2.2" "無固定框架井口片尺寸控制

單根拉筋安裝井口，以拉筋L88長度取中為基準，往兩側定位井口，執行公差±3 mm。

井口導向焊接過程中施工方根據焊前尺寸對焊接順序進行過程控制，保障焊后尺寸滿足公差要求；在安裝外部框架時，根據結構形式先安裝一串井口，根據已安裝好的井口定位另一串井口。安裝井口的拉筋要嚴格控制直線度，目前內部控制直線度≤6 mm。

2.3" "井口導向串與外部框架合攏尺寸控制

井口導向串預制完成后，需與外部框架進行合攏，為保障井口導向串與外框架尺寸精確合攏，以井口尺寸為基準控制外部框架尺寸，能夠有效的控制整體尺寸，根據不同的結構形式制定不同的控制措施。

圖4為有固定框架井口導向與外框架合攏尺寸定位基準及合攏時精度控制要點。

圖5為無固定框架井口導向與外框架合攏尺寸定位基準及合攏時精度控制要點。

3" " 井口片總裝

3.1" "三維坐標控制網

三維坐標控制網如同導管架建造的精確導航系統。通過建立三維坐標控制網[3]，并與導管架線模進行擬合，能夠明確每個井口片在空間中的準確位置，確保它們按照設計要求精準就位。在總裝過程中通過三維坐標控制網實現對井口片的精確定位，保障導管架井口同心度滿足項目要求。

因此三維坐標控制網是導管架尺寸控制的核心工作，重中之重，對精度要求也非常嚴格。為提高三維坐標控制網精度，避開大氣折光和溫度變化等環境對建網精度造成的影響，測量小組選擇夜間測量作業，對一級站點和二級站點進行數據采集。經過多個夜晚的數據采集與平差軟件對數據擬合處理，并通過閉合差水準高程測量平差和地球曲率修正，最終保障站點平面精度及高程精度滿足項目需求，為導管架井口同心度精度控制工作奠定堅實基礎。施工人員可以依據三維坐標系中的坐標數據，進行精確的測量和調整。在總裝的井口片定位時，可以隨時對照坐標系來檢查井口同心度安裝的準確性，及時發現并糾正建造過程中出現的偏差，從而對井口同心度精度進行有效控制，避免累積公差影響后續作業。

3.2" "井口片吊裝前搭載模擬

井口片在吊裝前，對井口片對應的節點位置進行測量，根據其結構形式及吊裝位置節點數據進行搭載模擬[4]，做到精確控制井口片的位置，從而保障整個導管架的井口同心度。

3.3" "井口片同心度精度控制

總裝階段井口片吊裝時，先將下口調整到位（主導管相應位置上已校準好的腳印），調整兩側拉筋的傾斜度[5]，其精度≤10 mm（見圖7），兩側拉筋調整完成后，對整體井口進行測量及數據分析，根據井口測量數據再對井口片尺寸進行微調，保障兩側拉筋及井口導向尺寸滿足項目公差要求。應根據井口結構形式和焊接收縮值預留補償量，必要時在焊口位置增加剛性固定保障井口片焊后尺寸滿足公差要求

總裝階段第一個井口片定位至關重要，要嚴格控制井口的位置精度，為后續井口片吊裝奠定良好的基礎。總裝階段以第一個吊裝井口的定位為基準，以同一基準控制導管架整體井口的位置度及同心度。

每個井口片全過程監控測量，焊前-焊中-焊后對井口尺寸進行監控，并同時與相鄰兩層數據對比，保障同心度滿足項目公差要求±12 mm。

4" " 井口同心度控制風險點分析及應對措施

4.1" "井口預制尺寸控制

300 m級深水導管架井口層共12層，每層井口導向數量多、井口結構形式也不一樣，井口片在預制過程中若考慮不周會造成井口超差的風險，導致井口返工，控制措施如下：

1）根據圖紙結構形式提前考慮預留焊接補償量及增加支撐固定，保證焊后尺寸合格；

2）對于非常規形式的井口，增加過程尺寸監控，及時調整焊接順序等措施，保障焊后尺寸合格。

4.2" "溫度補償

因每個井口片的高度不同，并且深水導管架建造時間長，跨越不同的季節，溫度變化較大，高度不同對尺寸的影響也不同，對井口位置度影響較大，若不考慮溫度的影響將會造成井口同心度超差的風險，為保障井口同心度滿足項目公差要求，制定如下控制措施：

1）測量時間的選擇，選擇在同一時間段，減少溫度的影響；

2）溫度換算，不同高度的井口偏移，通過線性公式換算到基準溫度下，減少溫度對井口位置度的影響；

3）在不同的季節對已安裝完成的井口片尺寸進行復查，保障井口同心度在各個階段都滿足項目公差要求。

4.3" "不均勻沉降

深水導管因結構龐大，外部框架的井口處于非滑道區域，存在不均勻沉降，根據壓載試驗及以往項目經驗，最大沉降量達到約40 mm，若不制定相應的措施，會影響到整體井口同心度的控制精度。針對不均勻沉降制定措施如下：

1）墊墩地面節點位置對地面做硬化處理；

2）根據詳細設計階段的設計圖和業主批準文件來預留非滑道區的反沉降余量，布置沉降觀測點，并按要求形成長期監控機制。根據方案要求定期觀測，每周觀測一次。另外，若現場有大型吊裝，（下轉第頁）（上接第頁）

在吊裝前后會對沉降進行觀測。如果沉降發生變化，需增加監控頻率；

3）采用可調節式墊墩，及時對沉降大的導管架尺寸進行調整。

5" " 結語

本文針對深水導管建造井口同心度精度控制，從導管架井口導向片預制焊前、焊后尺寸控制，總裝測量基準的建立，總裝階段井口導向的尺寸控制及井口同心度控制風險點等，詳述了導管架井口導向尺寸控制方法及注意事項，深入剖析了深水導管架井口同心度從預制到總裝的尺寸控制重點及難點，并制定相應的控制措施，優化尺寸控制方法，保障井口同心度滿足項目公差要求，對項目按時成功建成具有現實指導意義。

此方法在珠海場地建造亞洲第一的“海基二號”深水導管架上成功應用，其井口同心度建造完工值在±10 mm區間內（項目公差要求±12 mm），為“海基二號”順利建成奠定了良好的基礎。

參考文獻

[1]陳克正.亞洲第一深水導管架“海基二號”完工[N].廣東建設報，2024-03-15 （ 4 ）.

[2]白麗榮.亞洲之巔 ： “海基二號”引領深海新紀元[J].中國船檢，"2024 （ 4 ） ：" 16-20.

[3]高奎偉，焦方利，韓明，等.超大型導管架建造精度控制方法探討[J]."廣東造船， 2024， 43 （ 2 ） ：" 80-83.

[4]張凌，李金.三筒吸力樁導管架建造工藝與精度控制[J].廣東造船，2023， 42 （ 3 ） ：" 59-62.

[5]吳明哲，李艮田，葛帥，等.海上多樁風電基礎施工中實用在線監測技術[J].設備管理與維修， 2023 （ 6 ） ：" 120-123.