跨深度飽和潛水分組作業技術應用

林守強+馬國強+鄔智慧+駱承樹

【摘 要】導管架式平臺作為將鉆井設備與海底連接起來的最原始、最直接的單體結構，對海上油氣田的開發、生產起著關鍵的作用。其水下檢測及加裝立管安裝工作中常需使用飽和潛水進行跨深度作業。論文以南海某項目實例為背景，嘗試應用飽和潛水分組作業技術，闡述其應用的技術可行性、經濟合理性。

【Abstract】As one of the most original and direct single structure， the jacket platform is connected drilling equipment with the seabed， and plays a key role in the development and production of offshore oil and gas fields. It is necessary to use saturation diving for underwater detection and installation of riser installation. This article tries to expatiate the technical feasibility and economic plausibility through the application of saturation diving group work technology in the background of a project example in the South China Sea.

【關鍵詞】導管架式平臺；飽和潛水；分組作業

【Keywords】 jacket platform； saturation diving； group work

【中圖分類號】TE42 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）05-0159-02

1 引言

導管架式平臺作的水下檢測及加裝立管安裝工作，當作業深度超過（-）60m時或更加追求深水作業的高效性時，需使用飽和潛水替代常規空氣潛水進行作業。由于各作業點并非集中在同一深度，因此要求潛水員通過減壓、加壓的方式以達到不同的作業深度，由此（主要是減壓時間）而造成的飽和潛水母船待機將導致項目成本的劇增，非常不利于項目成本的控制。[1]

本文以南海某項目實例為背景，通過對飽和潛水系統的合理選型和充分利用及潛水員的動態分配，嘗試應用飽和潛水分組作業技術，分析該技術的節省工期、節省成本的優點，闡述其在應用上的技術可行性和經濟合理性。

2 應用基礎

跨深度飽和潛水分組作業的應用建立在充分利用飽和潛水系統自身具有多艙室這一特點基礎上，綜合利用生活艙1、生活艙2等的床位容量，將水員根據作業深度、作業內容、作業方案安排等因素合理進行分組并動態調整。下文所述的工程實例所選用的飽和潛水系統示意圖如圖1所示：

該系統整體布置在飽和潛水作業母船上，其中生活艙1、生活艙2所含床位各為6人（三個上下的高低鋪）、可充分容納9名潛水員后仍有余量，作業時將潛水員分為3組，每組3人（效率最高），潛水員隨潛水鐘下潛至目標作業深度， 2人出鐘在水中作業，1人在鐘內進行技術保障，每鐘作業4-6時后，該組潛水員返回潛水鐘并上浮到甲板與生活艙對接，換另一組潛水員入水作業。相應各艙室壓力、潛水員居所根據實際作業方案安排調整。[2]

下水增壓過程所耗時間一般較少，下潛至（-）300m水深，增壓只需28分鐘左右，隨著深度的減少，增壓時間亦相應較少；但上水減壓過程耗時則較長，水深（-）100m以淺，一般每上浮1m，需耗時1小時左右（取決于減壓前最大實際巡潛深度）。分組作業的目的，即通過方案整體優化設計、系統艙室合理利用等手段，以最大程度地降低上水減壓時間，進一步降低水下作業成本，進而以數據對比的形式得出該應用在經濟上的合理性。

3 原理概述

如前文所述，僅管上水減壓過程耗時較長，但工程實踐中，仍然不可以人為違反減壓規程，否則溶解在潛水員體內的惰性氣體將給其造成嚴重的“減壓病”，更有甚者將危及其生命安全。在遵守減壓規程的前提下，如下五個約束條件同時制約著上水減壓過程的時長：

①約束條件一：水下作業目標的深度范圍、作業內容；

②約束條件二：行業水下巡潛范圍規定（一般參照各飽和潛水公司內部規定）；

③約束條件三：項目的進度控制要求，上水減壓可占用的項目主線時間；

④約束條件四：項目的成本控制要求，作業母船可承受因此待機的最大損失；

⑤約束條件五：潛水員身體素質、作業能力、操作水平等的個體差異。

飽和潛水分組技術即針對上述問題而產生，力求技術可行，重在方案優化，止于經濟合理。其技術原理可簡述為：

“飽和潛水系統一般都含有兩個獨立的艙室（如圖一所示），兩個艙室間相互獨立，可以設置不同的居住深度（居住深度不同，潛水員的生活壓力及氧氣濃度也不同），作業時，只需要在過渡艙及潛鐘內配置與潛水員居住深度相同的壓力和組份的氣體，不同深度的潛水員就可實現分別出艙作業，深水組與淺水組交替進行，減少因潛水員下水增壓、上水減壓作業而造成的待機，杜絕潛水員巡潛深度超過規范要求的情況發生。同時，兼顧潛水員的個體差異，以分組的形式局部進行作業難度、作業強度的動態調整。”[3]

4 工程實例應用及優點

以某工程實例的作業過程部分截取為例，作業目標的深度分別為（-）47.8m管卡、（-）59.9m管卡、（-）64m法蘭連接點、（-）66.8m管卡、（-）75.3m管卡和（-）85.5m管卡共計6個，目標中總計涵蓋兩段立管和五個管卡的安裝，示意圖如圖二所示：

實踐中，將飽和作業潛水員分為3組， 即深水組：T1和淺水組：T2、T3，作業的輪班固定順序：T1→T2→T3。

第一階段作業時，T1組由深水向淺水作業，T2、T3組由淺水向深水作業，其中淺水組2組連續作業，為深水組提供較長的減壓時間，以便于調配。至5個管卡樁腿側安裝完成、僅余閉合工作時，T1居住深度（-）73m，T2、T3居住深度（-）61m，完全可以完成第一段立管的安裝工作，及（-）66.8m管卡、（-）75.3m管卡和（-）85.5m管卡的閉合工作。該階段將完全消除因潛水員減壓而造成作業母船待機的可能，其中，該過程中T1、T2、T3的居住深度及巡潛范圍如下（全程3人鐘）：

①T1組居住深度不變，（-）73m，巡潛范圍（-）75—（-）92m；

②T2、T3組初始居住深度（-）43m，巡潛范圍（-）45—（-）58m；

③T2、T3組加壓至居住深度（-）55m，巡潛范圍（-）57—（-）72m；

④T2、T3再次加壓至居住深度（-）61m，巡潛范圍（-）63—（-）79m；

第一階段完成后，此時3組潛水員總計的巡潛范圍為（-）63—（-）92m，無法覆蓋余下目標深度（-）47.8m管卡、（-）59.9m管卡的閉合和（-）64m法蘭連接點安裝工作，即此時沒有淺水組可以作業。若將3組潛水員均減壓到完成余下工作所需居住深度（-）43m，則總需時約16-21小時（取決于減壓前最大實際巡潛深度）。為抵消該減壓時間的影響，實踐做法為保留深水組進行其它工作，如立管測的膨脹彎安裝、膨脹彎測量等，待潛水組減壓完成，采用2個3人鐘或3個2人鐘完成余下工作。

上述分艙分層作業技術是基于實踐結果所證實的優化做法，全程使用3人鐘，工作效率較高，潛水員到達新的居住深度后可24小時循環工作，更不會發生由于深度區間不同導致的空鐘等待情況，同時又能最大限度地抵消上水減壓及潛水員個體差異等所帶來的影響。內部財務后評價結果表明，對于上述截取部分的工程實例，技術優化后相比于常規做法，總計節省1.92船天（含作業母船、SAT系統等）。

5 總結

海洋工程的行業競爭愈演愈烈，飽和潛水分組作業技術形成于工程實踐總結，立足于成本領先戰略框架下，以期更利于企業以低于競爭對手的成本優勢來贏得競爭的勝利。隨著未來飽和潛水作業水深的逐步增加，該技術的推廣應用將可為國內類似項目在成本控制方面提供借鑒和幫助。

【參考文獻】

【1】龔錦涵. 論大深度飽和潛水的減壓問題[J]. 海軍醫學，1991（05）；261-266.

【2】張輝. 國際潛水承包商協會《商業潛水與水下作業公認標準》第六版的修訂及其作用 [S].中國航海學會專題資料匯編，2009.

【3】王曄煒. 常規潛水減壓算法中梯度因子的優化研究[J]. 軍事醫學，2017（03）：165-168.