一體化建造技術在恩平18-1 WHPA平臺的創新與應用

陽連豐，檀海義，薛東升

海洋石油工程股份有限公司，天津 300452

1 項目概述

恩平23-1油田群總體開發項目依托周邊在役的恩平24-2油田進行開發[1]，包括恩平23-1/2/7油田和恩平18-1油田，恩平18-1油田位于中國南海珠江口盆地北部坳陷帶恩平凹陷南部隆起斷裂帶的中部，距香港南約195 km，位于恩平24-2油田東北約10.6 km。恩平18-1油田所在海域水深約90～95m。

在2014年下半年油價低迷的形勢下，“恩平23-1油田群開發項目”作為中國海洋石油集團公司“開展質量效益年”的試點項目，按照海工“全方位協同優化、全過程成本控制”的管理要求，項目組在項目設計初始階段即把“一體化建造”作為該項目提質量、降成本、增效益的關鍵措施[1-2]。

2 一體化建造實施的基礎

在項目規劃階段就明確了一體化建造實施策略，因而與建造相配合的設計、采辦環節就成為項目組需要攻克的難題。以往項目按照邊設計、邊采辦、邊施工的策略，大多以陸地建造結構專業為主導，順序推動后期配管、電儀專業的設計和采辦工作，往往會導致各專業難以協同推進，與一體化建造工藝需求無法有效匹配。為此，項目組將“一體化三維設計”作為推進一體化建造實施的關鍵策略，打破各專業之間的固有銜接順序以及詳細設計和加工設計之間的固有界面，以三維設計為媒介，構建各專業聯合協同作業平臺。

采辦是一體化建造承前啟后的關鍵，設備廠家資料的完善程度直接影響設計的質量和效率，而設備到貨時間又影響建造的進度。因而，項目組在一開始就制訂了嚴格的采辦計劃，所有設備采辦都嚴格按照計劃實施；為避免廠家資料影響一體化設計，項目組明確規定：若廠家資料送審超過2次未批準，即要求廠家安排技術人員到詳細設計辦公地點現場修改圖紙，確保廠家資料滿足現場一體化設計需求。

在組塊一體化建造中，遇到的最大難題當屬恩平18-1平臺由井口平臺調整為鉆采平臺，增加的設備使原本比較緊湊的平臺空間更加狹小。為解決這個難題，設計人員通過合理設置夾層，優化平臺空間布局，大幅提高平臺空間利用率，并細化PDMS（工廠三維布置設計管理系統）模型，分區出圖，首次引入PDMS的狀態管理機制，既保證了設計建造一體化的計劃匹配性，同時也大幅提高設計全過程質量狀態管理水平。

3 一體化建造技術的應用

應用一體化建造技術的主要做法：其一，制訂設計、采辦、建造一體化統籌的總體計劃；其二，搭建基設、詳設、加設一體化三維設計聯合作業平臺；其三，打通設計、采辦、建造、調試、安裝五大環節的壁壘；其四，延長陸地預制時間以減少空間工作量；其五，以舾裝為中心區域提升總裝效益。一體化建造技術的全新應用體現在以下兩個方面。

按照一體化建造工藝要求，恩平18-1WHPA組塊陸地建造一改傳統以結構專業為主導的建造模式，以舾裝工作為中心，將組塊每層甲板劃分為能相對獨立進行完整預舾裝的模塊，根據實際情況盡可能將噴涂后的部分管支架、管道、電儀托架在陸地完成安裝，最大限度將舾裝工作前移，減少后期高空作業量。同時將焊接工作最大程度地在甲板片進入噴涂車間之前完成，提高預舾裝率，減少室外現場和高空的焊接及補漆工作量。

4 一體化建造技術的創新

4.1 設計引領一體化

4.1.1 設計管理精細化

在模型精細化方面跨上了國內平臺建設項目的新臺階，每一塊筋板、每一個螺栓都精確建模，三維模型最終狀態與建造完成的實物還原度高達95%以上。

4.1.2 空間布局最優化

項目業主從油田整體開發降本增效出發，將恩平18-1WHPA井口平臺調整為實際的DPP鉆采平臺，增加了設備占用甲板面積約650m2，使原本比較緊湊的平臺空間更加狹小，為組塊的一體化建造設計和施工造成了極大的困難。項目組從全局利益出發調整設備尺寸，通過合理設置夾層來優化平臺的空間布局，在不增加平臺面積的前提下，大幅提高平臺空間利用率。

4.1.3 創造性地實現分區出圖

平臺空間利用率的大幅提高給三維設計帶來前所未有的困難，為了避免各專業間的碰撞調整導致牽一發而動全身，從基本設計開始，采用PDMS模型分區出圖，并首次引入PDMS的狀態管理機制，根據平臺陸地一體化建造計劃，在三維設計模型中將恩平18-1 WHPA共劃分為E10、W10、E20、W20、E30、W30、J00、F00八個分區，PDMS模型中的管道根據所在區域進行了拆分，每個區域的結構、舾裝、設備底座、管道以及各類支架等都按此獨立模塊進行設計，并考慮與相鄰模塊的拼接組裝。這樣既保證了設計建造一體化的計劃匹配性，同時也大幅提高設計全過程質量狀態管理水平。

4.2 深挖細節設計做到極致

為了深挖設計階段降本增效潛力，同時方便一體化建造新工藝的實施，該項目在按照以往慣例完成30%、60%、90%三維設計審查后，又特別增加了100%三維設計審查點，逼迫設計人員不斷嘗試從細節入手，利用新技術優化方案，尋找降本增效突破點。

4.2.1 小支架優化上做大文章

電儀托架及管道在并排走向的情況下均采用共架設計（見圖1），節約大約20%的托架支架材料。平臺室外工作區盡量減少燈具的柱裝，而充分利用結構立柱、斜撐或管排托架的支架，將燈具墻裝或吊裝，從而節約了鋼材的使用。兩個平臺大約有100盞燈具由柱裝改為了墻裝，每盞燈節約鋼材為34 kg，共節省鋼材約3.4 t。同時還在設計階段要求機械設備廠家在設備底座上提前預制按鈕盒支架的安裝底座，后期按鈕盒支架可以直接用螺栓安裝在預留底座上，減少了焊接工作量，同時該支架既作為按鈕盒支架也作為分支電纜通路，節省支架材料同時也節約甲板空間。

4.2.2 源頭設計落實降本增效

圖1 電、儀托架與管排的共架敷設

設計作為降本增效的主陣地，除了從頂層確立設計優化、降本增效的原則與方案外，還將成本意識和節約理念深入到所有專業設計人員的工作中。集思廣益，細化方案，不放過任何一個可優化點，使降本增效措施真正落地。如配管專業在進行開排系統設計時，以三維設計做主導，利用樹狀結構將平臺分成多個小區，反向指導工藝設計，通過此方法將14 in（1 in=25.4 mm）主管管徑降低到12 in，節省管道材料約11 t。儀表專業根據現場實際情況并結合新的流量計設置要求，在滿足現場計量的前提下，減少不必要的化學藥劑流量計約10臺，節約成本約15萬元人民幣。電氣專業在兩個平臺的燈具設計和室內照明上實現最大程度的節能，平臺室內照明使用節能LED燈具，在相同照度下，每盞LED燈相比于熒光燈可節約24 W功率，兩個平臺共使用LED燈具約380盞，一年可節約11.3萬kW·h電量，還能大幅降低今后的維修保養費用。

5 一體化建造成果與經濟效益

5.1 一體化建造成果（見表1）

表1 一體化建造主要成果

恩平18-1WHPA組塊一體化建造目標實現率達到90.6%。組塊空間總裝工作量降低15.3%左右，陸地建造一體化的有效進行，為恩平18-1WHPA組塊陸地建造順利完工提供了基礎保障，陸地建造空間階段節約工時14.2%，海上連接調試提前26 d完成，節約工時19.1%，于2016年5月31日提前26 d實現海上機械完工。

5.2 一體化建造主要經濟效益（見表2）

表2 一體化建造主要經濟效益

6 結束語

恩平18-1組塊項目是對一體化建造工藝的一次深化應用與實踐，諸多的技術創新和方案優化可以推廣成為一體化建造的標準做法，不僅是公司在項目管理、設計、采辦、建造水平等方面各項能力全面提升的一次集中體現，也是對中國海洋石油集團公司深入開展“質量效益年”活動要求的一次成功實踐，同時也有效地提升了海油工程在海洋平臺及模塊建造領域內的核心競爭力。