渤海友誼號(hào)單點(diǎn)系泊腿更換技術(shù)

高秉峰

海洋石油工程股份有限公司，天津 300461

渤海友誼號(hào)單點(diǎn)系泊腿更換技術(shù)

高秉峰

海洋石油工程股份有限公司，天津 300461

渤中28-1油田渤海友誼號(hào)FPSO共兩根單點(diǎn)系泊腿，年檢發(fā)現(xiàn)系泊腿推力調(diào)心滾子軸承損壞，需要更換這兩根系泊腿。通過(guò)對(duì)比論證，最終確定采用拖拉FPSO到碼頭，并采用重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器拆卸舊系泊腿、安裝新系泊腿的方案。首先簡(jiǎn)要介紹了工程概況，而后較為詳細(xì)地論述了系泊腿更換方案設(shè)計(jì)、船首準(zhǔn)備、工作協(xié)調(diào)等施工準(zhǔn)備工作，重點(diǎn)介紹了系泊腿更換前期準(zhǔn)備、舊系泊腿拆卸、新系泊腿安裝、FPSO連接復(fù)產(chǎn)工作等內(nèi)容。工程實(shí)踐表明，通過(guò)合理優(yōu)化施工工藝，僅14 d就完成了舊系泊腿的拆卸和新系泊腿的安裝工作。

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)；系泊腿更換；重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器；拆卸；安裝

系泊腿是單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，上部通過(guò)萬(wàn)向鉸與系泊支架（MSS）相連，下部通過(guò)萬(wàn)向鉸與剛臂（YOKE） 相連，系泊腿將回復(fù)力傳遞到FPSO上面的系泊結(jié)構(gòu)上，確保FPSO做風(fēng)標(biāo)運(yùn)動(dòng)[1]。渤中28-1油田渤海友誼號(hào)FPSO共兩根系泊腿，2013年6月，年檢發(fā)現(xiàn)左右舷系泊腿推力調(diào)心滾子軸承出現(xiàn)損壞，經(jīng)過(guò)咨詢單點(diǎn)廠家和多次會(huì)議論證，初步確定為系泊腿推力調(diào)心滾子軸承損壞。10月，再次組織人員對(duì)系泊腿進(jìn)行檢查，對(duì)上下關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了NDT探傷，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷，軸承潤(rùn)滑良好，單點(diǎn)廠家推斷推力調(diào)心滾子軸承損壞是由于過(guò)載引起的，經(jīng)過(guò)多次專(zhuān)家論證，需要更換這兩根系泊腿。通過(guò)對(duì)比在油田現(xiàn)場(chǎng)在線更換、油田附近海域更換、淺水區(qū)更換、碼頭更換等四種方法，通過(guò)從停產(chǎn)工期、可靠性、風(fēng)險(xiǎn)管控能力、天氣因素、資源需求、施工效率、陸地資源、工程費(fèi)用等八個(gè)方面的分析，最終確定采用拖拉FPSO到碼頭更換系泊腿的方案。2014年10月，對(duì)兩根系泊腿進(jìn)行了更換，完成安裝后油田恢復(fù)了生產(chǎn)。下面詳細(xì)介紹渤海友誼號(hào)單點(diǎn)系泊腿的更換技術(shù)。

1 渤海友誼號(hào)與系泊腿

渤海友誼號(hào)FPSO是渤中28-1油田的核心油氣生產(chǎn)設(shè)施，于1989年投產(chǎn)于該油田，主要參數(shù)如下：總長(zhǎng)215.62 m，型寬31 m，型深17.6 m，載質(zhì)量52 000 t。

渤海友誼號(hào)單點(diǎn)屬于水上軟剛臂系泊系統(tǒng)，是塔架式系泊系統(tǒng)的一種。系泊腿是系泊系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如圖1所示，系泊腿橫搖軸距離11.65 m，縱搖軸距離13.00 m；上部下部各有一個(gè)萬(wàn)向鉸，每個(gè)萬(wàn)向鉸的質(zhì)量為7 t左右，上部萬(wàn)向鉸焊接在MSS上，下部萬(wàn)向鉸焊接在YOKE壓載罐上。系泊腿在不同裝載狀態(tài)下的預(yù)緊力為：下部萬(wàn)向鉸接頭滿載2 010 kN，壓載2 030 kN；上部萬(wàn)向鉸接頭滿載2 220 kN，壓載2 240 kN。上部固定機(jī)構(gòu)包括：長(zhǎng)軸、短軸、吊環(huán)帽、園螺母等。下部萬(wàn)向節(jié)兩側(cè)各有4個(gè)擋繩器，每個(gè)擋繩器留有擋繩螺栓孔，可穿插擋繩螺栓。渤海友誼號(hào)系泊腿連接YOKE和系泊支架，具有回復(fù)力作用，使FPSO圍繞單點(diǎn)作360°的自由運(yùn)動(dòng)[2-4]。

圖1 渤海友誼號(hào)系泊腿

2 施工準(zhǔn)備

2.1 方案設(shè)計(jì)

舊系泊腿拆卸是本項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中工期較難控制的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)以往類(lèi)似工程項(xiàng)目的工期統(tǒng)計(jì)，系泊腿拆卸可能需要3 d，也可能需要9 d，甚至也有可能一個(gè)月都無(wú)法拆除。為此，制作了兩套系泊腿拆卸專(zhuān)利產(chǎn)品（重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器），左右舷同時(shí)進(jìn)行施工，以便縮短工期。同時(shí)，與單點(diǎn)廠家SBM公司溝通，SBM公司采用鉆石線切割機(jī)在非洲海域?yàn)镾HELL公司的一艘FPSO更換了系泊腿。于是，同時(shí)展開(kāi)了鉆石線切割機(jī)拆除舊有系泊腿的研究工作，通過(guò)多次方案論證和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，對(duì)于鉆石線切割拆除系泊腿的方案也做了充分準(zhǔn)備。

圍繞重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器和鉆石線切割兩套方案，在主用方案和備用方案上面進(jìn)行了論證，從最開(kāi)始的采用重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器作為唯一方案，到采用鉆石線切割為主要方案、重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器為備用方案，再到一側(cè)采用鉆石線切割，另外一側(cè)采用重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器，最后一直到采用重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器為主要方案，鉆石線切割為備用方案。為了縮短系泊腿拆卸的工期，對(duì)各種組合方案進(jìn)行了對(duì)比分析，重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器應(yīng)用成熟，有類(lèi)似經(jīng)驗(yàn)，也可用于安裝，但鉆石線切割國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有應(yīng)用，無(wú)法估計(jì)首次使用帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，最終選擇重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器同時(shí)拆除兩側(cè)系泊腿的拆除方案。采用重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器方案，實(shí)際僅用3 d時(shí)間拆除了原有的兩根系泊腿，4 d時(shí)間完成新鉸接頭的組裝和新系泊腿的安裝，實(shí)現(xiàn)了系泊腿的快速更換[5-6]。

2.2 船首準(zhǔn)備工作

FPSO靠泊碼頭，帶纜系泊，系泊腿下方與系泊架的固定解除；新系泊腿到貨后，上部系泊腿運(yùn)輸?shù)紽PSO靠泊的碼頭。準(zhǔn)備工作包括以下內(nèi)容：

（1）MSS立柱附近封固的軟管、跨接電纜使用吊帶后拉，避免施工時(shí)刮傷。

（2）MSS系泊腿立柱處搭設(shè)一個(gè)3面腳手架吊架小平臺(tái)，如圖2所示。腳手架工作平面與系泊腿小平臺(tái)平齊，新舊系泊腿吊裝進(jìn)出方向使用臨時(shí)踏板，預(yù)留出吊裝通道。

圖2 吊架小平臺(tái)

（3）系泊腿變徑處直梯平臺(tái)下方搭設(shè)臨時(shí)吊架，用于對(duì)系泊腿纏繞20 t吊帶。

（4）切割小平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)附近的直梯、欄桿、部分格柵和船艏前方的部分小平臺(tái)邊框，使用橡膠墊包裹露出的棱角。

（5） 將4條20 t×6 m的吊帶與20 t卡環(huán)連接，組成繩扣，與MSS上方20 t倒鏈和碼頭吊機(jī)索具連接，吊機(jī)掛扣，配合安裝固定吊耳工裝壓蓋，掛2條準(zhǔn)38 mm×6 m吊裝鋼絲繩索具，索具下端掛20 t×6 m倒鏈與繩圈連接。

（6）拆除系泊腿小平臺(tái)下方的臨時(shí)吊架，安裝系泊腿鉸接頭扶正框架。

（7）安裝重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器和輔助胎具，使用5 t倒鏈和吊帶與上方蓋板工裝連接。需要注意的是：吊裝期間霧天能見(jiàn)度需＞50 m，風(fēng)速＜12 m/s。

2.3 協(xié)調(diào)工作

陸地碼頭管理界面非常復(fù)雜，主要的參與方包括工程建設(shè)方、油田作業(yè)方、船廠、承包商等單位，參與施工作業(yè)的各專(zhuān)業(yè)人員多，需要多工種相互配合作業(yè)，共同完成停產(chǎn)工作。同時(shí)，根據(jù)工期需要，建立了系泊腿更換組織機(jī)構(gòu)，根據(jù)各施工方實(shí)際情況劃分工作界面，明確停產(chǎn)中各方的職責(zé)。組織召開(kāi)各方協(xié)調(diào)會(huì)議，組織參與方對(duì)系泊腿拆卸和安裝需準(zhǔn)備的工作進(jìn)行全面的聯(lián)合檢查，重點(diǎn)包括系泊腿更換方案的高效性、人員到位情況、物料準(zhǔn)備情況、溝通協(xié)調(diào)工作等。編制24 h人員值班表，負(fù)責(zé)施工作業(yè)的運(yùn)輸安保，負(fù)責(zé)人員上下船的安全檢查、溝通和組織協(xié)調(diào)[7]。

3 系泊腿更換

3.1 前期準(zhǔn)備

由于渤海友誼號(hào)FPSO服役已經(jīng)超過(guò)20年，該FPSO系泊腿更換關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)不確定，需要盡早啟動(dòng)施工關(guān)鍵材料、設(shè)備的前期準(zhǔn)備工作。主要包括三個(gè)方面：其一，檢查吊裝方案的完整性和有效性；其二，檢查材料工機(jī)具，如重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器等是否處于良好狀態(tài)；其三，檢查核實(shí)FPSO艏尖艙是否干凈，注入防凍液。

3.2 舊系泊腿拆卸

采用重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器拆卸的方案，具體的施工步驟為：

（1）MSS支架上施工人員拆除固定銷(xiāo)堵頭螺栓，使用200 t千斤頂拆除Lock Pin。

（2）20 t倒鏈帶力，將系泊腿的重量從縱搖軸轉(zhuǎn)移到倒鏈上。

（3）碼頭吊機(jī)提起2根準(zhǔn)38 mm×10 m的鋼絲繩索具，20 t卡環(huán)掛扣。

（4）如圖3所示，使用重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器和200 t千斤頂拆卸系泊腿縱搖軸。

圖3 重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器

（5）2個(gè)20 t倒鏈同時(shí)緩慢下放，倒鏈鏈條松懈時(shí)結(jié)束，將系泊腿重量轉(zhuǎn)移到碼頭吊機(jī)吊鉤上。

（6）吊機(jī)轉(zhuǎn)移系泊腿，繼續(xù)釋放倒鏈，在吊機(jī)索具獨(dú)立吊裝系泊腿后，將倒鏈上的吊帶摘下，舊系泊腿吊裝放置到地面上。

（7）將舊系泊腿上的平臺(tái)和直梯拆卸。

（8）重復(fù)上述步驟完成另一條舊系泊腿的拆卸。

3.3 新系泊腿安裝

碼頭場(chǎng)地?cái)[放300 mm×300 mm×2 000 mm枕木多根，堆積高度1.5 m，擺放位置如圖4所示。兩側(cè)使用L75角鋼支架固定；核對(duì)左右舷系泊腿，新系泊腿變徑處掛20 t×10 m吊帶，穿過(guò)20 t卡環(huán)，用吊機(jī)起吊擺放到枕木上，放置時(shí)注意系泊腿環(huán)眼朝向；枕木與新系泊腿接觸位置放楔塊防止其轉(zhuǎn)動(dòng)；碼頭吊機(jī)配合安裝新系泊腿小平臺(tái)和直梯，新系泊腿上方鉸接頭處安裝扶正框架。

MSS支架上拆卸舊的止推墊片、軸套后，用壓縮空氣清理系泊耳（Mooring Lug）、新系泊腿軸套、銷(xiāo)軸油路溝槽等；組對(duì)千斤頂墊板，使用50 t千斤頂安裝新系泊腿軸套；安裝Mooring Lug止推墊片，使用臨時(shí)定位軸固定，定位軸裝到軸套內(nèi)，以免干涉銷(xiāo)軸安裝；吊機(jī)將新系泊腿銷(xiāo)軸、軸套、墊片等吊裝到腳手架工作平臺(tái)上。

新系泊腿吊裝的具體步驟：

（1）新系泊腿上端變徑附近掛吊機(jī)索具（2根20 t×10 m吊帶+2個(gè)20 t卡環(huán)）、以及倒鏈提升索具（2根20 t×6 m吊帶+20 t卡環(huán)）。

圖4 新系泊腿支撐枕木

（2）索具穿過(guò)小平臺(tái)，吊機(jī)起吊，將系泊腿轉(zhuǎn)到腳手架平臺(tái)上易于掛扣位置。

（3）工作平臺(tái)上施工人員將2條20 t×6 m吊帶與20 t倒鏈掛扣，吊機(jī)吊鉤下放，20 t倒鏈?zhǔn)站o，將系泊腿重量轉(zhuǎn)移到倒鏈上。

（4）將與吊機(jī)連接的2條20 t吊帶摘下，吊機(jī)收鉤，2個(gè)20 t倒鏈繼續(xù)提升，將系泊腿軸孔提升到位，鉸接頭扶正框架拆除。由各方現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)新系泊腿組對(duì)滿足安裝要求。

新系泊腿現(xiàn)場(chǎng)吊裝見(jiàn)圖5。

圖5 新系泊腿吊裝

采用重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器安裝方案的具體施工步驟：

第一，首先測(cè)量舊鉸接頭孔徑，確保與新系泊腿銷(xiāo)軸完全匹配。

第二，安裝銷(xiāo)軸，銷(xiāo)軸安裝完成后需核對(duì)環(huán)板內(nèi)側(cè)與Mooring Lug的間距，兩端均為74 mm。

第三，固定銷(xiāo)鉆孔，安裝固定銷(xiāo)及堵頭螺栓，安裝銷(xiāo)軸外側(cè)2塊蓋板墊圈，與銷(xiāo)軸焊接固定。

第四，新系泊腿油路灌注潤(rùn)滑脂，安裝油路堵頭，新系泊腿轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)。

第五，安裝新系泊腿定滑輪，恢復(fù)直梯和小平臺(tái)欄桿，兩舷系泊腿下方平臺(tái)吊耳掛15 t卡環(huán)、2條準(zhǔn)20 mm×35 m鋼絲繩索具，與MSS立柱根部地錨點(diǎn)固定。

第六，重復(fù)上述步驟完成另一根新系泊腿安裝。

3.4 FPSO連接復(fù)產(chǎn)

陸地碼頭更換系泊腿完成后，進(jìn)行FPSO出港拖航及海上連接，通過(guò)1艘8 000 hp（1 hp=745.7 W）拖輪拖帶FPSO到達(dá)指定海域，另外利用2艘6000hp拖輪配合上線，1艘4 000 hp港座拖輪配合就位，完成FPSO海上連接，最后進(jìn)行跨接軟管及跨接電纜的拖拉安裝[8]。借助此次系泊腿快速更換，F(xiàn)PSO施工的各個(gè)工序銜接流暢，緊密配合，為后續(xù)油田的復(fù)產(chǎn)夯實(shí)了基礎(chǔ)。

在渤海友誼號(hào)FPSO系泊腿更換過(guò)程中，通過(guò)合理優(yōu)化施工工藝，僅14 d就完成了舊系泊腿的拆卸和新系泊腿的安裝，得到業(yè)主的肯定，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。系泊腿更換以及FPSO就位連接工作的海上施工需要有大規(guī)模作業(yè)船隊(duì)的支持，同時(shí)由于海上環(huán)境因素的不確定性和高風(fēng)險(xiǎn)性，且施工期間為10-11月份，合理優(yōu)化計(jì)劃后，抓住了最有利的天氣時(shí)機(jī)，在保證工程施工安全的前提下，通過(guò)科學(xué)化、精細(xì)化的管理，同時(shí)提高船舶資源的利用率，最終21 d就實(shí)現(xiàn)了油田的復(fù)產(chǎn)，F(xiàn)PSO連接完成時(shí)間比計(jì)劃時(shí)間提前18 d，使油田多貢獻(xiàn)原油產(chǎn)量41 820 m3，天然氣產(chǎn)量1 530萬(wàn)m3。

4 結(jié)束語(yǔ)

項(xiàng)目通過(guò)周密的施工準(zhǔn)備和精細(xì)化的施工管理，于2014年11月4日完成渤中28-1油田的復(fù)產(chǎn)工作。實(shí)踐表明，在碼頭更換系泊腿的基本方案成熟可行，對(duì)于FPSO系泊腿的更換具有普遍指導(dǎo)意義。

[1]《海洋石油工程設(shè)計(jì)指南》編委會(huì).海洋石油工程FPSO與單點(diǎn)系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007：321-322.

[2]劉雪宜，孟俊瑜，楊洪所，等.渤海友誼號(hào)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(shí)的應(yīng)急解脫[J].石油工程建設(shè)，2013，39（3）：26-30.

[4]譚耀模.FPSO單點(diǎn)系泊檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].船海工程，2014，43（5）：25-28.

[5]中國(guó)海洋石油總公司，海洋石油工程股份有限公司.重型銷(xiāo)軸開(kāi)銷(xiāo)器[P].中國(guó)：CN 102019550A，2011-04-20.

[6]劉雪宜，于常寶，楊洪所，等.FPSO單點(diǎn)系泊腿更換技術(shù)研究與應(yīng)用[J].船舶與海洋工程，2016，32（6）：68-72.

[7]呂尋貞，姚志義，劉洋，等.海洋石油老舊生產(chǎn)平臺(tái)改造項(xiàng)目管理及施工策略[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2014，43（7）：98-101.

[8]高秉峰，劉雪宜，于常寶，等.拖輪法更換跨接軟管的實(shí)踐[J].石油工程建設(shè)，2016，42（5）：19-22.

Technical research on replacing SPMlegs of Bohaiyouyi FPSO

GAO Bingfeng
China Offshore OilEngineering Company，Tianjin 300461，China

SPM system is a criticalfacility for oil production，oilprocessing and oilstorage in offshore oiland gas fields.Bohaiyouyi FPSO in BZ28-1 Oilfield has two SPM legs.During annual inspection in June 2013，damage was spotted in thrust-roller bearings located in PS/SB mooring legs of Bohaiyouyi FPSO SPM.The legs needed replacing.Through comparative analysis，the leg replacing scheme was decided，i.e.towing the FPSO to the dock，then using heavy pivot pin releaser to dismantle old legs and install new legs.This paper outlines the leg replacement project，discusses the design scheme of replacement，construction preparation，old leg dismantling，new leg installing，SPM connecting with FPSO and reproduction.The engineering practice showed that through optimization of construction process，the replacement of the two legs was successfully finished in 14 d.

single point mooring system；SPM leg replacement；heavy pivot pin releaser；dismantle； install

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.06.009

海洋石油工程股份有限公司科研項(xiàng)目（E-0817P003）。

高秉峰（1984-），男，甘肅白銀人，工程師，2008年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事FPSO解脫連接、單點(diǎn)及平臺(tái)維修改造等工作。Email：gaobf@mail.cooec.com.cn

2017-08-29