海洋油气开发装备安装优化方案

通常，一座平台式的装备可分为下部结构和上部模块两个部分，下部结构主要是桁架钢结构（如导管架平台）或浮筒立柱结构（如立柱式平台），用于支撑或提供浮力；上部模块除了框架钢结构以外，还有电气、油气生产、钻井、生活辅助等诸多设备，布置十分复杂，所需建造、装配和调试的时间非常长。

＞图288　半潜式平台的上部模块和下部结构

如果先将下部结构建好再建造上部模块，整个平台的建造工期就会非常长，会延误油田的开发进度，为此可将上部模块和下部结构分别建造，再进行安装拼接和调试，这样既节约了安装时间和成本，又省去了海上调试的时间。目前，平台海上整体模块化安装主要有浮吊法和浮托法两种。

＞图289　浮吊法安装

浮吊法是通过大型起重船将上部模块从运输船上吊起，然后准确下放到平台的下部结构上。这种方法一般在5 000吨以下的中小型上部模块安装中较常用。浮吊法受到起吊能力、结构强度和结构物尺寸等因素的限制，加上这些巨型起重船租用价格昂贵、数量稀少等原因，组块安装的成本和时间随平台重量呈指数增长，因此对大型平台组合安装能力有限。

浮托法是使用运输驳船将上部模块托举到安装位置，在锚链和拖轮辅助下定位，并与下部结构对准，再利用潮位变化并增加驳船吃水，将上部模块的质量缓慢转移到下部结构上。这种方法并不需要昂贵的起重船，只需要普通的运输驳船即可完成，并且起重能力大，非常适合大中型平台的海上安装。目前，安装中既可以使用单船进入平台立柱中间进行浮托，也可以使用双船位于平台两侧进行浮托。相比于浮吊法，浮托法安装成本较低，耗时较短，受水深和风浪条件等因素制约较少，逐渐成为海上平台组块安装的主流方法。

＞图290　单船浮托法安装

＞图291　双船浮托法安装

海上平台浮托安装主要包括进船、对接、沉放、退船四个阶段：承载着数万吨上部模块的安装船首先开进腿柱内，精确对准各个腿柱，并通过调节压载水将上部模块重量逐步转移到导管架上，然后继续增加压载水实现船体与上部模块彻底分离，最后将船体退出导管架，完成整个安装过程。

该安装作业的海洋环境复杂多变，对气候窗、船体运动、受力等要求都很苛刻。这项技术的难度堪比“天宫二号”的太空对接，一直被国外少数国家垄断。经过多年的技术创新和突破，目前我国已成功攻克了海上浮托的关键技术，成为世界上少数几个完整掌握浮托技术的国家。并在浮托种类数量、作业难度和技术复杂性等方面均位居世界前列，能够熟练运用锚系浮托法、低位浮托法、动力定位浮托法等多种方式进行海上安装作业，实现了世界主流浮托方式的“大满贯”。

例如，世界第二大海上平台组块——“荔湾3—1”中心平台，就是采用锚缆浮托法进行安装的。浮托重量达3.2万吨，相当于5个埃菲尔铁塔或400多辆坦克，这一庞大的“身材”为海上作业带来了重重风险。(www.xing528.com)

＞图292　“锦州9—3”油田CEPD组块浮托现场

浮托前后完全依赖锚缆的作用力抵抗涌浪保持平衡，牵引锚缆的七条船必须配合得像一条船，纵向缆的控制必须灵活敏捷如同左右手，才能确保驳船在进入导管架前不会失衡在南海波谲云诡的环境里。

重量超过10 500吨的模块也是采用托举法安装的。在“海洋石油278”船的托举下，完成了与导管架的精准对接，获得了圆满的成功。

当日，“海洋石油278”船干净利落地完成了从进船、荷载转移到退船的全过程，作业速度极快。目睹这一幕的相关领导惊叹“漂亮”，并向承揽这一项目的海油工程施工作业人员表示祝贺。

这是中海油首次超浅水浮托安装作业，也是“锦州9—3”油田综合调整项目的第一个海上平台。

在之前的9年中，中海油已完成16个浮托安装项目，全面掌握了世界领先的浮托安装技术，此次浮托与之前的数次作业相比，具有显著的区别。本次浮托作业水深在7.5～9.4米之间，属于极浅水；潮差最大时，施工船与海床最小间距仅约1米，施工船很可能触底、造成无法安全撤船等施工风险。为此，施工人员一改过去施工船“高潮进、低潮出”的模式，转而采用“涨潮进、高潮出”模式，潮汐的作用也由过去的“辅助角色”变成了“关键角色”。同时，新建平台与老平台之间距离只有70米远，水下管线更是如蛛网般密集。为此，施工人员将6个浮桶依次串到锚缆上，以避免出现剐蹭事故。

＞图293　连接导管架与驳船交叉缆的现场

＞图294　浮托安装施工现场

＞图295　水池仿真模拟实验

施工前，渤海石油管理局与上海交通大学联合设计了组块浮托水池仿真模拟实验，从源头管控重大作业风险。加上在平台、导管架设计、建造、水下连接等方面的创新，成为中海油浅水施工的新型成功案例，展现了中海油在极浅水海上安装技术上的重大成就。