大型上部組塊浮托安裝與分塊吊裝比較

湛江南海西部石油勘查設計有限公司 廣東湛江 524057

摘要：潿州12-8/6-12油田開發工程項目基本設計初期，由于船期和投產時間的原因，希望對潿州12-1PQUB平臺組塊的方案進行了比選。本文主要對比選的浮托法和分塊吊裝分別進行介紹，展現兩種安裝方案的利弊以對海上大型組塊安裝方案的選擇提供一些參考。

關鍵詞：浮托法；分塊吊裝；大型上部組塊

Abstract：In the beginning of the basic design Weizhou 12-8w / 6-12 oil field development project，due to ship schedules and production time，we compared different scenarios for installation of Weizhou 12-1PQUB topside.In this paper，float over and split lifting scheme were introduced separately，to show the advantages and disadvantages of two installation method and provide some reference for selection of offshore installation method.

Key words：float over；split lifting；large topside

0引言

海洋平臺上部組塊在陸地建造完成后，需要運往預定的海上地點進行安裝，潿州12-1PUQB平臺位于北部灣潿州油田群，是一座8腿8樁的綜合處理平臺，上部組塊干重約10000噸。本文主要根據作者在基設項目初期對安裝方案進行過的工作進行整理，對潿州12-1PUQB平臺上部組塊的安裝方案進行技術描述和對比，為大型組塊的安裝方案選擇提供一定的參考和借鑒。

1 分塊吊裝

1.1 分塊方案

由于目前國內浮吊資源能力的限制，對于10000噸左右的上部組塊，無法直接吊裝，所以需要將組塊進行分塊，以滿足浮吊的能力，分塊時綜合考慮結構形式、分塊后重量以及盡可能減少海上連接和調試的工作量。

根據國內浮吊的船期安排，業主指定使用“華天龍”進行吊裝設計，綜合考慮后，潿州12-1PUQB平臺分成4塊，分別為上西模塊、上中模塊、上東模塊和MSF模塊，如圖1所示。

圖1：分塊方案

分塊后各塊的吊裝重量見表1。

表1：各模塊吊裝重量

1.2 計算分析

上部組塊的設計、計算分析需要考慮從安裝到在位生產壽命期間內的所有工況，其中安裝工況包括裝船、運輸和吊裝分析，在位工況包含靜力分析（操作和極端）、地震分析、疲勞分析。本平臺由于分4塊，所以需要每個分塊單獨進行全部的安裝工況分析。

1.3 建造安裝過程

由于上部組塊分成4塊，所以建造和安裝時，各塊需獨立進行。

首先根據建造碼頭滑軌的規劃布置，安排好各塊的擺放，然后4塊分別獨立建造，待建造完成后，分別將各塊裝船并運輸至預定的海上安裝位置，按順序進行吊裝就位（見圖2），全部就位后將各模塊中間的間隙用梁和板連接補齊，形成在位組塊的整體性（見圖3）

圖2：吊裝順序

圖3：海上連接各塊間隙

2浮托安裝

組塊浮托安裝法，通過駁船運輸平臺上部組塊，進入特殊設計并提前安裝就位的導管架，保證平臺組塊的立柱在相應導管架樁腿的正上方，并切割掉上部組塊與駁船之間的連接，隨著潮位降低或/和駁船壓載導致的吃水增加，實現上部組塊與導管架之間的對接，從而達到上部組塊安全安裝就位的目的。

2.1 浮托法考慮

浮托法，按照安裝時運輸上部組塊的駁船數量來分，分為單船浮托法（圖4）和雙船浮托法（圖5）。相比單船浮托法而言，雙船浮托法的操作更加復雜，且對環境條件要求更高。本平臺做方案時按單船浮托法考慮，主要是基于如下因素：

1）雙船浮托對環境條件要求極為嚴格，目前主要停留于研究階段，安裝季節無法控制時，波浪條件較難滿足要求，風險較大；

2）雙船浮托作業周期較長，需要單船拖航到平臺海域附近進行雙船過駁作業；

3）雙船浮托操作作業程序復雜，世界上僅實施過4000噸以內的兩個平臺組塊安裝，對于大型組塊（10000噸左右）而言，雙船浮托面臨極大的挑戰。

采用浮托法需要使用一些專利件或者設備：LMU、DSU、FENDER、滑道、浮箱。

圖4：單船浮托法示圖 圖5：雙船浮托法示圖

2.2安裝駁船

本次進行方案設計時，考慮費用問題，采用中遠航運“康盛口”號半潛船進行浮托法設計。

“康盛口”號半潛船于2003年8月建造完工，為自航式半潛船，并具有動力定位功能，如圖6所示。為實施本平臺浮托法安裝，該船需要新增加滑道以滿足浮托法安裝需要。考慮到組塊的安裝重量（約10000噸），若采用康盛口進行該項目的浮托安裝，需要新增加浮箱，以滿足組塊拖航時的穩性。

圖6：“康盛口”號自航半潛船

2.3 計算分析

與分塊吊裝方法相比，不需要進行在位前吊裝分析，需要增加海上運輸船舶穩性及總縱強度分析和裝船過程船舶穩性及總縱強度分析。

2.4建造安裝過程

在建造場地首先建造運輸支撐框架，后進行上部組塊整體建造，建造完成后進行拖拉裝船，完成裝船固定后運輸至預定海上安裝位置與導管架進行浮托對接。采用浮托法上部組塊型式與分塊吊裝方案有較大不同，如圖7所示。

圖7：浮托方案的上部組塊

由于對“康盛口”總縱強度的限制，上部組塊碼頭裝船需要橫向拖拉，如圖8所示。

圖8：橫向拖拉裝船示意

海上浮托對接示意如圖9所示。

圖9：海上對接

3方案對比

3.1鋼材重量

浮托法由于構造的特殊性，會增加鋼材的使用量，鋼材使用量見表2。

表2：鋼材重量比較

3.2施工方案

浮托法由于是整體建造，同時，生活樓和火炬也跟隨上部組塊一同安裝，所以，安裝可以一次完成，大大節省海上連接和調試的時間。

表3：施工方案比較

3.3工程投資

浮托法與分塊吊裝比較，會增加鋼材使用量，相應的增加投資，但是由于海上調試時間可以大幅減少，從而減少投資。工程投資對比見表4。

表4：工程投資差異

4分塊吊裝和浮托法的優缺點

4.1建造周期及場地

分塊吊裝由于分塊進行，條件允許各塊可以同時開工建造，同時由于各塊單體重量不會特別大，所以對建造場地的要求也較低。浮托法由于上部組塊一體，所以只能單一按步建造，同時由于單體重量特別大，對建造場地的要求也就較高，造成國內可選建造場地有限。

4.2鋼材用量

浮托法由于方法的特殊性，導管架需要設計槽口，上部組塊需要根據駁船寬度設計較大跨度，而且需要額外增加一個DSF框架用于安裝輔助，所以鋼材用量較分塊吊裝更多。

4.3海上施工

分塊吊裝在海上安裝就位后需要將各塊連接，同時將不同塊上的設備管線、電纜等進行連接，并進行調試，海上工期特別長，浮托法由于是整體安裝，所有設備的調試均可以在建造場地出海前完成，大大減少海上調試的工作量。浮托法對海上安裝環境比分塊吊裝更嚴苛，施工的海況窗口較小。

4.4甲板利用率

分塊吊裝由于分塊造成假腿較多，而各塊之間的甲板面積不可以用于設備的布置，與浮托法面積的整體性相比，甲板可利用率較浮托法小。

5結語

本文通過對潿州12-1PUQB平臺進行分塊吊裝和浮托法的研究、對比，也展現了兩種方法進行大型組塊安裝的優缺點，對于類似規模上部組塊安裝方案的選擇具有一定的參考意義。

參考文獻：

[1] 中國海油有限公司潿州12-8/6-12油田開發工程。2011

[2] 海洋石油工程平臺結構設計指南

[3] 李達《海洋平臺組塊浮托安裝總體設計方法》