拖輪法更換跨接軟管的實踐

高秉峰，劉雪宜，于常寶，晏萊

海洋石油工程股份有限公司，天津300451

拖輪法更換跨接軟管的實踐

高秉峰，劉雪宜，于常寶，晏萊

海洋石油工程股份有限公司，天津300451

“渤海世紀號”FPSO單點系泊系統的直徑12 in（305 mm）跨接軟管由Dunlop公司設計和制造，由4節組成，每節長度為11 m，通過ASME法蘭連接，該軟管已到使用年限。以秦皇島32-6油田“渤海世紀號”FPSO單點系泊系統跨接軟管更換項目為例，結合近年來多次FPSO拖航、連接的施工經驗，論述單點系泊系統跨接軟管更換的方案設計、施工準備以及海上施工流程，對涉及的跨接軟管安裝、作業方案優化、縮短施工時間等方面進行了獨創性研究，為今后類似工程提供參考。

拖輪；單點系泊系統；跨接軟管；方案設計；海上施工

塔架式單點系泊裝置在淺水區應用非常廣泛，是淺水區域油田開發的關鍵設施。FPSO（Floating Production Storage&Offloading system）圍繞單點作風標式轉動，單點與FPSO之間的流體輸送只能依靠跨接軟管，普通工藝管道無法滿足使用要求。跨接軟管的生產工藝要求非常嚴格，價格昂貴，其安裝位置一般位于單點頂部和船首系泊支架頂部，對接端一般在舷外，屬于高空舷外作業，風險系數大。跨接軟管安裝需要熟悉其核心參數，確保安裝質量，對技術的要求非常高[1]。秦皇島32-6油田“渤海世紀號”FPSO共7根跨接軟管，其中1根管徑12 in（1 in= 25.4 mm）跨接軟管（由4節組成）已到使用年限，故于2014年9月將該跨接軟管更換，完成安裝后油田進行了復產。通常海上更換跨接軟管采用浮吊法進行，本次由于是更換1根跨接軟管，考慮拖輪比浮吊節省費用，施工作業采用拖輪法更換跨接軟管。油田局部停產時間比計劃縮短10 h，取得了顯著的經濟效益，項目涉及的施工技術、項目管理方面的成功經驗將為今后類似工程提供參考。

1　“渤海世紀號”FPSO與單點系泊系統

“渤海世紀號”FPSO是秦皇島32-6油田油氣生產的核心設施，于2001年由大連船廠建造，主要參數包括：總長287.4m，型寬51 m，型深20.6 m，設計吃水14.5 m，空船質量為40 699.2 t，載重為160 587.8 t。

“渤海世紀號”單點屬于水上軟剛臂系泊系統，是塔架式系泊系統的一種，適用于50 m以內的淺水海域。如圖1所示，其結構主要包括：單點導管架、系泊頭、YOKE、系泊支架、系泊腿以及跨接軟管。單點導管架為方形的空間鋼管框架式，在導管架的上部中心有一將軍柱，YOKE通過U型壓槽、環氧樹脂灌注固定在單點上。軟剛臂系統是由兩條系泊腿、剛性臂結構、系泊腿上下的萬向節結構以及壓載艙組成，系泊支架上的生產系統包括7根跨接軟管、5根跨接電纜。“渤海世紀號”單點具有風向標效應，允許FPSO圍繞單點系泊頭作360°的自由運動，使FPSO始終處在合外力最小的位置上[2-4]。

圖1　“渤海世紀號”單點系泊系統

2　施工準備

2.1設計文件準備

跨接軟管更換需油田局部停產，油田停產是一項高風險、高難度、投入資源多的海上綜合施工作業，完善的方案設計對于軟管更換、停產作業至關重要。在方案編制開始之前整理原始資料，包括跨接軟管特性參數、圖紙等，其次對FPSO進行海上調研，確認關鍵設備的狀態，詳細了解FPSO船首甲板設備布置，對設備運行狀態進行初步檢查，熟悉操作方法。項目主要的設計文件包括《跨接軟管更換程序》《海上油田局部停產程序》等。設計文件完成后需要提交業主和第三方審批（按照業主要求選擇第三方，例如DNV、CCS等），根據批準的設計文件準備施工物料，主要施工物料包括絞車、龍門架、試壓盲板、吊裝撐桿、滑車以及其他輔助工機具，所有的材料機具要具備相關證書并測試合格。

2.2吊裝協調工作

跨接軟管由Dunlop公司設計和制造，由4節組成，每節長度為11 m，管徑為12 in，空氣中質量為1 290 kg，耐壓為1.9 MPa，介質為原油、油水混合物等。通過使用FPSO舷邊吊車，利用吊裝撐桿及滑車將4節跨接軟管從拖輪分別吊裝至FPSO甲板，如圖2所示。通過滑車將跨接軟管逐根由吊貨甲板運輸到FPSO船首左舷預布置。吊裝主要協調的工作包括拖輪就位、跨接軟管吊裝方式、運輸路徑、更換方式，確保拖輪在海上現場配合精確無誤。

圖2　吊裝跨接軟管

2.3局部停產協調工作

油田局部停產管理界面非常復雜，主要參與方包括工程建設方、平臺作業方、承包商等單位，參與施工作業的各專業人員多，需要多工種相互配合作業，共同完成停產工作[5]。同時，根據局部停產需要，建立停產組織機構，根據各施工方實際情況劃分工作界面，明確停產中各方的職責。停產前兩天由停產組織單位主持召開停產各方協調會議，組織停產參與方對停產需準備的工作進行全面的聯合檢查，重點包括停產方案的合規性、人員到位情況、停產物料準備情況等；設立停產指揮小組，編制24 h人員值班表，負責停產施工作業的海上指揮，負責停產指揮作業的溝通和組織協調。

3　海上施工

“渤海世紀號”FPSO跨接軟管更換，海上局部停產施工主要包括前期準備、拖輪回收跨接軟管、跨接軟管組裝、跨接軟管拖拉連接四大階段，各階段的施工流程與注意事項如下。

3.1前期準備

由于“渤海世紀號”FPSO服役至今超過十年，FPSO局部停產、跨接軟管更換關鍵設備的狀態不確定，一般需要提前啟動施工及停產工作關鍵材料設備的前期準備。前期準備的工作范圍主要包括三個方面：其一，檢查吊裝方案的完整性和有效性；其二，檢查材料和工機具，如絞車、龍門架、試壓盲板、吊裝撐桿、滑車等；其三，檢查核實FPSO船首及單點系泊系統甲板是否干擾跨接軟管安裝就位。

3.2拖輪回收跨接軟管

按照單點生產廠家SOFEC的設計思路，舊跨接軟管拆除后，需要拖拉到系泊支架上，布置在系泊支架的前后弧板上，然后沿著后弧板慢慢拖拉到FPSO艏樓甲板上。這樣新跨接軟管必須在舊跨接軟管回收完畢后才能進行組裝和試壓，對停產的時間要求長。在充分考慮“渤海世紀號”YOKE結構特點后，如圖3所示，先將舊跨接軟管沿著系泊支架的側弧板下放，穿越YOKE之間的A字架空隙，由拖輪將跨接軟管一側慢慢回收到甲板，然后再下放單點側軟管，軟管通過拖輪小絞車的牽引和單點絞車的下放作用擺放到了拖輪甲板上。為確保跨接軟管順利下放，現場施工采取了如下技術措施：單點絞車放松，拖輪小絞車鋼纜收緊，將軟管盲板拖拉頭牽引到拖輪甲板上，解下單點絞車索具；繼續拖拉軟管到拖輪甲板，同時，系泊支撐結構（MSS）側絞車開始下放；拖輪小絞車繼續收緊，軟管在拖輪甲板上呈S形（見圖4），直到MSS側軟管拖拉頭到達拖輪甲板；解掉MSS側絞車鋼絲繩索具，舊跨接軟管拆除完畢。

圖3　跨接軟管拆除下放

圖4　跨接軟管拖拉至拖輪甲板

拖輪回收舊跨接軟管，有效解決了舊軟管的運輸通道問題，保證了新跨接軟管在油田局部停產前就可以完成組裝、試壓和預拖拉工作，大大縮短了停產時間，是跨接軟管更換施工的首次成功嘗試。

3.3跨接軟管組裝

4節跨接軟管的構造差別較大，系泊支架的弧板側必須采用加強結構設計，且為不導電軟管，中間2根為普通型軟管，單點弧板側也必須采用加強結構設計，每節軟管的兩側都有一條標識線，4節軟管在安裝過程中要保證縱向標識線對齊，以便觀察軟管安裝后的扭轉狀態；同時，軟管法蘭對接過程中要嚴格控制螺栓預緊力，組裝完成后進行水壓試驗。一旦軟管安裝完成后出現泄漏，重新預緊中間法蘭極其困難。為此，嚴格控制跨接軟管組裝工藝，每一步都進行檢查，邀請業主現場見證，做好施工記錄，確保了跨接軟管的組裝質量。

跨接軟管原有拖拉頭由單點廠家SOFEC設計，需要與鋼質短節配合使用，該拖拉頭采用了機械式密封，非常笨重，且在拖拉過程中軟管與弧板摩擦阻力非常大，有可能劃傷弧板；同時，拖拉頭年久失修，機械件腐蝕較為嚴重，需要更換密封環，修理機械接頭。針對此問題，設計并制作了盲板拖拉頭（如圖5所示），質量輕，可直接與跨接軟管通過螺栓連接，進行軟管組裝后的試壓，不需要鋼質短節配合，與弧板摩擦阻力小，性能可靠。完成試壓后進行跨接軟管下放。

圖5　盲板拖拉頭及跨接軟管下放

3.4跨接軟管拖拉連接

按照單點廠家的設計思路，單點側跨接軟管在拖拉過程中需要拆除鋼質彎頭和短節，彎頭和短節都采用了GrayLoc接頭，空間狹窄，且需要搭設腳手架，拆除和回裝工作量非常大。結合現場實際情況，采用2個卸扣串聯的形式調整了導向滑輪的位置，避免了絞車鋼絲繩與彎頭、短節的干擾，成功實現了新跨接軟管的拖拉安裝，大大降低了工作量，簡化了安裝流程，有效縮短停產時間10 h。

如圖6所示，跨接軟管一頭采用單點側絞車和船首側絞車配合拖曳的方法從系泊支架側轉移至單點側。如圖7所示，跨接軟管拖曳完成后，單點側進行跨接軟管連接，并進行固定。

圖6　跨接軟管拖曳

圖7　跨接軟管連接固定

“渤海世紀號”FPSO單點的12 in跨接軟管更換過程中通過合理優化施工工藝，僅13 h就完成了舊跨接軟管的拆除和新跨接軟管的安裝，投產后軟管運轉正常，沒有發生法蘭泄漏現象，得到業主的肯定。這是在渤海油田首次完成的跨接軟管更換類作業，創造了良好的經濟效益。

4　結束語

跨接軟管更換是一項高風險的海上施工作業，前期需要編制詳細的施工方案，實施過程中需要工程建設方、作業方、承包商等單位密切配合。通過周密的施工準備和精細化的施工管理，在實施單點跨接軟管的更換后，于2014年9月17日完成秦皇島32-6油田局部停產后的復產工作。實踐表明，拖輪法快速更換跨接軟管的方案成熟可行，對于FPSO跨接軟管安裝及更換具有指導意義。同時，跨接軟管更換是在時間緊、任務重的情況下實施，對涉及的作業方案優化、縮短施工時間等進行了獨創性研究，對今后類似工程具有借鑒意義。

[1]《海洋石油工程設計指南》編委會.海洋石油工程FPSO與單點系泊系統設計[M].北京：石油工業出版社，2007：321-322.

[2]劉雪宜，孟俊瑜，楊洪所，等.渤海友誼號FPSO解脫與拖航[J].船海工程，2015，44（6）：149-152.

[3]劉雪宜.FPSO在YOKE損壞時的應急解脫[J].石油工程建設，2013，39（3）：26-30.

[4]譚耀模.FPSO單點系泊檢測系統設計[J].船海工程，2014，43（5）：25-28.

[5]呂尋貞，姚志義，劉洋，等.海洋石油老舊生產平臺改造項目管理及施工策略[J].石油礦場機械，2014，43（7）：98-101.

Practice on Changing Jumper Hose Using Tug

GAO Bingfeng，LIU Xueyi，YU Changbao，YAN Lai
China Offshore OilEngineering Company，Tianjin 300451，China

The 12 inches jumper hose used in the single point mooring system of BOHAI SHIJI FPSO was designed and manufactured by Dunlop.It consists of four 11 m sections connected by ASME-standard flanges.The hose has reached its design life.Based on the jumper hose replacement project of BOHAI SHIJI FPSO in Qinhuangdao 32-6 Oilfield and the experience from many towing and connecting operations of FPSO in recent years，this paper discusses the scheme design，work preparation，offshore construction procedure of the jumper hose replacement of thesingle point mooring system.This paper makes innovative study on installation，scheme optimization and construction period reducing of the jumper hose replacement，thus providing reference for future similar project.

tug；single point mooring system；jumper hose；scheme design；offshore construction

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.05.006

高秉峰（1984-），男，甘肅白銀人，工程師，2008年畢業于中國石油大學（華東）過程裝備與控制工程專業，主要從事FPSO解脫連接、單點及平臺維修改造技術。

Email：gaobf@mail.cooec.com.cn

2016-03-15；

2016-05-16