文昌油田单点系泊系统海上安装_房晓明

第 15 卷第 1 期
房晓明: 文昌油田单点系泊系统海上安装
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海上安装作业总流程 文昌 13- 1/ 13- 2 油田 ST P 系统海上 安装作
业总流程见图 5。
图 5 文昌 13- 1/ 13- 2 油田 ST P 系 统海上安装作业总流程
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吸力锚和系泊腿的安装 文昌 13- 1/ 13- 2 油田 ST P 系统的内 转塔式 3 套吸
系泊链 1 套, 结构尺寸 48 mm 50 m。 配重块 1 个, 结构尺寸 6 m 5 m 1 m, 重量为 980 kN 。 重力基盘 1 个, 结构尺寸 10 m 7 m 1 m, 重量为 940 8 kN。
图4
柔性立管和动力电缆的布置
安装布置方式见图 4。 2 STP 系统海上安装 2002 年 3 月 6 月, 海洋石油工程股份有限公 司承担了文昌 13- 1/ 13- 2 油田单点系泊系统海上 安装作业 , 使用国内常规起重船, 主要依靠国内的技 术和施工队伍, 克服了在施工工艺和方法、 施工技术
图 2 ST P 系统总体布置
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中国 海 上油 气( 工 程)
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直径 ) 14. 0 m( 筒体高度) , 重量为 2 548 kN 。 2) 9 个吸力锚 每个吸力锚的结构尺寸为 5. 5 m 13. 1 m( 筒体 最大高度) , 重量为 735 kN, 设计入泥深度为 11. 5 m。 3) 9 套系泊腿 布置形式为 3 组 每套之间的夹角为 5 3 套, 各组之间夹角为 120 ,
锚缆从滚筒拉出、 放进布缆卡具。 2) 吸力锚挂扣、 起吊 ( 2 个副钩起吊 吸力锚、 1 个主钩吊 50 m 锚链) 。 3) 在设计的安装位置附近将吸力锚下放入水, 在吸力锚顶部距水面 2 m 处停止下放。 4) 用牵引钩吊装吸力锚安装专用泵橇, 安装就
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图 6 吸力锚和系泊腿的 安装工艺流程图
2 2 3 安装方法和关键技术问题 2 2 3 1 安装方法 吸力锚和系泊腿的海上安装需用大型施工作业 船队、 专用设备、 机具和专业施工技术。此次海上安 装作业使用的主要施工作业船、 设备包括 1 条起重 船、 1 条工程 驳船、 2 条 三用拖船、 ROV ( 遥控 潜水 器) 和吸力锚安装专用泵橇等。采用的专业施工技 术包括饱和潜水、 水下定位等。 起重船在吸力锚安装位置处抛锚就位后 , 工程 驳船平靠起重船左舷。工程驳船上装有吸力锚、 锚
图1
文昌 13- 1/ 13- 2 油田表面工程设施
文昌 13- 1/ 13- 2 油田井口平台生产的油、 水和 天然气通过海底管道混输至海底基盘管汇 , 再通过连 接海底基盘管汇和单点浮筒的柔性立管进入 FPSO。 F PSO 系泊在单点系泊系统的内转塔式浮筒上, 它可 进行油、 水和天然气的分离和处理, 并将处理合格的 原油存入储油舱, 最后通过穿梭油轮运走。 1 2 单点系泊系统 文昌 13- 1/ 13- 2 油田单点系泊系统 ( 以下简 称 ST P 系统) 是挪威 APL 公司设计的, 该系统目前 为国内结构尺寸最大、 抗环境荷载能力最强的内转 塔式单点系泊系统。由于该系 统要抵抗台风 并在 100 年一遇的海况条件下不解脱 F PSO, 其系泊腿采 用了 3 组 3 套的分组布置形式 , 各系泊腿的直径 和长度都较大, 并且增加了 9 套 100 m 长的配重链。 该 ST P 系统的总体布置图见图 2。 1 3 ST P 系统的主要组成 该 ST P 系统主要有以下几个部分组成。 1) 内转塔式系泊浮筒 结构尺寸为 3. 4 m ( 上部直径 ) 10. 0 m ( 下部
系泊浮筒 ( 以下简称 ST P 浮筒 ) 系泊在 3 组
力锚和系泊腿上。吸力锚在潜水泵排除其筒内的海 水所产生的负压的作用下安装到设计位置, 一个吸 力锚可以承受几万 N 的水平力。系泊腿由 重型锚 链和特种锚缆串接组成, 由于系统受力大, 工作状态 复杂 , 安装过程中不允许产生扭矩。 2 2 1 安装技术要求 2 2 1 1 吸力锚安装允许偏差 5 m; 5; 1) 吸力锚结构中心平面位置 2) 锚链连接固定吊点方位角 2 2 1 2 m。 2) 调整链的长度根据吸力锚的实际安装位置 计算确定。 2 2 2 安装工艺流程 吸力锚和系泊腿的安装工艺流程见图 6。
图 9 预拉试验示意图
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ST P 系统的配重链共有 9 套 , 每套配重链由 3 条平行的重型锚链组成, 其中 1 根承重链, 2 根配重 链, 每根长度 100 m, 总重量 1 195 6 kN, 两端各有 一个十字板连接结构 , 配重链通过调整 锚链与 486 m 锚缆连接。设计要求将配重链布设在海底路由规 定的范围内, 锚链环要拉开, 不能堆放, 也不能打扭。 由于文昌海区的作业水深在 120 m 左右, 配重 链在布设过程中全部悬挂在水中。如果按照常规布 设方式采用绞车布设 , 需要配备恒张力 1 176 kN 以 上的绞车, 而且需要在相当好的海况条件下才能作 业。另外 , 受工程驳船甲板长度的限制 , 配重链在驳 船甲板的滑道上不可能全部展开 , 因此布设过程中 锚链的下滑速度难以控制。锚链下放过程中一旦出 现自溜现象将导致锚链布设系统张力失控, 其后果 非常危险。 为了安全、 可靠地将配重链布设在海底路由规 定的范围内, 设计了配重链双钩吊装的布设方法, 优 化布设工艺 , 调整和改造了部分专用施工机具。配 重链布设作业主程序如下。 1) 吊装准备。检查配重链, 备好专用卸扣 , 标 记配重链的承重链, 确定分段吊的吊点。 2) 用专用卸扣连接调整链和配重链的十字板。 3) 1 号副钩吊配重链的十字板 , 2 号副钩吊配 重链的第 1 分段吊点 , 将配重链部分吊起。 4) 拖拉绞车拉住调整链, 起升 1 号副钩, 将调 整链从止链器中拉出。 5) 吊机旋转将配重链的第 1 分段 ( 每个分段长 20~ 25 m) 移出船艉。 6) 下放 1 号副钩 , 起升 2 号副钩, 直到 1 号副 钩不受力。 7) 在甲板附近打开 1 号副钩所挂吊扣的液压 卸扣 , 解脱配重链的十字板。 8) ROV 水下监视锚缆 / 锚链着底情况, 下放 2 号副钩, 同时向前移船布设锚链。 9) 1 号副钩在 2 号副钩吊点附近挂扣, 起升 1 号副钩, 直到 2 号副钩不受力 , 在甲板附近解脱 2 号 副钩所挂吊扣。 10) 1 号副钩吊配重链的第 1 分段吊点, 2 号副 钩吊配重链的第 2 分段吊点, 将配重链部分吊起。 11) 循环 6) ~ 9) 布设配重链。 12) 在配重链的第 2 个十字板到达船艉时 , 用 专用卸扣将 250 m 锚缆与配重链的十字板连接。 13) 2 个副钩通过倒钩操作 , 将配重链的第 2 个
图 7 吸力锚安 装作业
第 15 卷第 1 期
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图 8 双钩吊装吸 力锚作业
位在吸力锚顶部的排水口处。泵橇上同时安装 1 套 水下电罗经和 2 套测斜仪。吸力锚上安装 2 套水下 定位信标。 5) 下放吸力锚 , ROV 水下检查 50 m 锚链 , 如 发现锚链有扭转现象 , 立即在甲板上进行调整。通 过 ROV 再次确认后, 连接 486 m 锚缆。 6) 下放吸力锚 , 调整船位 , 进行吸力锚安装的 初定位。 7) 在吸力锚底部距海底 1 m 时停止下放 , 用水 下定位系统对吸力锚进行精确定位。 8) 调整起重船的艏向和吸力锚的方位角, 通过 水下电罗经进行方位角测定。 9) ROV 水下检 查吸力锚安装专用泵橇、 泵橇 控制管缆、 吸力锚和 50 m 锚链的状态。 10) 在上述定位指标满足要求后 , 下放吸力锚 , 使吸力锚靠自重下沉入泥。 11) 吊机上保持一定的吊重 , 必要时调整吊钩 位置 , 使吸力锚的倾斜度符合要求。 12) 在吸力锚入泥 2 m 之后 , 启动潜水泵 , 建立 负压 , 下沉吸力锚。 13) 在吸力锚下沉的全过程中 , 要不断调整吊 钩位置和保持一定的吊力, 同时分步下放锚链和锚 缆, 调整和保持吸力锚的倾斜度使之符合设计要求。 14) ROV 在水下监视吸力锚的入泥情况, 在吸 力锚的入泥深度达到设计要求后, 关闭潜水泵。 15) ROV 对吸力锚的安装结果进行后调查。 16) 使用 ROV 水下切割吸力锚的吊扣 ( 3 根直 径 50 mm/ 75 mm 的钢丝绳) 。 17) 打开吸力 锚安装专 用泵橇的 液压固定 卡 具, 起钩回收吊装索具和泵橇。 18) 使用水下定位系统对吸力锚的安装位置再 次测定后 , ROV 回收水下定位信标。
3) 吸力锚筒体倾斜 ( 垂直度 ) 2 。 系泊腿 ( 锚缆 / 锚链) 铺设允许偏差 1) 锚缆 / 锚链实际铺设位置相对设计路径
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使用的液压卸扣方案。双钩吊装吸力锚的作业示意 图见图 8。 2 2 3 2 吸力锚安装 吸力锚安装包括吸力锚、 50 m 锚链和 486 m 锚 缆的安装 , 安装作业主程序如下: 1) 吊装准备。检查 / 标记 50 m 锚链 ; 将 486 m
链、 锚缆、 下水滑道和各种专用施工机具和设备。起 重船通过收 / 放锚缆移船, 拖带工程驳船向前移动布 设锚链和锚缆。安装作业的平面示意图见图 7。 由于文昌海区的作业水深在 120 m 左右 , 起重 10 船吊钩的入水深度不能满足施工要求。为进行吸力 锚水下安装, 专门设计了吸力锚双钩吊装的安装方 法。为了提高吸力锚水下安装的效率, 优化了安装 工艺 , 调整和改造了专用施工机具。为了提高吸力 锚水下安装的可靠性 , 采用 ROV 携带液压刀具在 水下切割吸力锚的吊扣方案 , 替代了原施工设计中
单套组成: 浮筒 1 个 , 结构尺寸 11 m 5 m, 重量 529 2 kN 。
10 m
5) 2 条柔性立管 结构尺寸为 0. 35 m 图 4。 6) 2 条动力电缆 结构尺寸为 0. 13 m 2 900 m ( 文昌 13- 1 侧 ) , 0. 13 m 4 700 m( 文昌 13- 2 侧 ) 。 电缆规格为工作电压 10. 5 kV, 试验电压 24 kV。 380 m, 安装布置方式见
和作业能力、 设备能力、 恶劣海况天气等方面的各种 困难 , 完成了 ST P 系统全部海上安装工作, 并配合 油田操作方在较短的时间里完成了 FPSO 的对接和 投产准备, 使文昌 13- 1/ 13- 2 油田在 2002 年 7 月 中旬投产。 下面主要介绍有关 ST P 系统的施工技术和施 工方法。
单套组成: 140 mm 250 m 钢缆( ST P 浮筒侧) 142 mm 100 m 3 根配重链 142 mm 140 mm ( 15~ 30) m 长度调整链 486 m 钢缆
142 mm 50 m 锚链 ( 吸力锚侧 ) 系泊腿的组成形式见图 3 。 4) 2 套 MWA 浮筒
图3
系泊腿的组成
2 2 3 3 预拉试验 吸力锚安装就位后 , 起重船绞锚移船布设 486 m 锚缆。在 486 m 锚缆的另一端头到达工程驳船 艉部时 , 将长度调整链与 486 m 锚缆头连接, 然后用 副钩吊起调整链和 486 m 锚缆头 , 移交靠在工程驳 船左舷的主拖船, 准备进行预拉试验。 根据设计要求 , 在 486 m 锚缆布设之后, 在现场 要对吸力锚、 50 m 锚链和 486 m 锚缆进行整体预拉 试验。整体预拉试验目 的是将已经布 设在海底的 50 m 锚链和 486 m 锚缆拉直, 以保证下 一步 ST P 浮筒的对接工作能够顺利进行。 整体预拉试验的技术要求: 1) 预拉张力为 1 372 kN; 2) 预拉张力保持时间 30 min。 现场使用 2 条三用拖船, 采用串拖方式进行吸 力锚系统的整体预拉试验。在主拖船上安装 1 个预 拉工作平台和 1 台 1 470 kN 测力仪 , 486 m 锚缆通 过调整链与 1 470 kN 测力仪连接。辅拖船用尼龙 拖缆拖拉主拖船, 2 船按程序分步增加拖力, 直到测 力仪显示的张力达到设计拉力值 , 然后保 持 1 372 kN 拉力 30 min, 记录试 验数据 , 最后 逐步减 少拖 力 , 结束预拉试验。 预拉试验结束后, 用副钩将调整链从三用拖船 吊回, 挂在工程驳船的止链器上 , 准备进行下一步连 接配重链的作业。预拉试验示意图见图 9。 2 2 3 4 配重链布设
第 15 卷第 1 期 2003 年 2 月
中国海上油气( 工程) CH INA OFFSH ORE OIL AND GAS ( ENGINEERING)
Vol 15, No 1 Feb. , 2003
文昌油田单点系泊系统海上安装
房晓明
海洋石油工程股份有限公司 , 天津塘沽 , 300452
摘 要 文昌 13- 1/ 13- 2 油田单点系泊系统是按照 100 年一遇海况下 FPSO 不解脱条件进行设 计的。 采用内转塔浮筒形式允许整个单点系泊系统在海上提前安装, 缩短了 F PSO 回接的时间。 总结该单点系泊系统在海上安装作业过程中的成功经验和教训 , 主要介绍有关施工技术和施工方 法并提出改进建议, 供工程管理和技术人员在进行类似工程项目中借鉴和参考 。 关键词 单点系泊 吸力锚 配重链 内转塔式系泊浮筒 柔性立管 海上安装 1 文昌油田单点系泊系统 1 1 油田表面工程设施 文昌 13- 1/ 13- 2 油田位于海南省文昌市以东 132~ 136 km 的海域, 该海区水深 117 m( 最低天文 潮) , 风大浪高 , 受台风的影响较大。该油田表面工 程设施见图 1。