張力腿平臺海上安裝技術簡述

王亮

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張力腿平臺海上安裝技術簡述

王亮

（海洋石油工程股份有限公司安裝事業部，天津 300461）

在深水油氣田開發中，浮式平臺的海上安裝作業是重要組成部分，直接關系到深水油氣開發項目的成本、工期甚至項目的成敗。張力腿平臺所具有的良好的經濟、安全和動力特性在深水油氣田開發中均已得到了充分的發揮和證實，但相關安裝技術一直被少數國外公司壟斷。主要針對張力腿平臺的海上安裝工藝涉及的各個環節進行系統闡述和探究。

張力腿平臺；海上安裝技術；海洋石油；安裝工藝

1 概述

目前我國海洋石油的開采平臺多采用導管架式的固定平臺，此類平臺由于其技術可靠、經濟性高，因此應用廣泛。但隨著我國海洋石油開采走向藍水，南海油氣田的逐步開發，導管架式固定平臺終將無法滿足生產需求，急需一種新的平臺形式來滿足400 m以上水深的海底石油開采需要，張力腿平臺由于其自身技術特點，剛好滿足這一水深的石油開采需求。目前張力腿平臺在我國尚處于空白狀態，但其有著廣闊市場應用前景，張力腿平臺的海上安裝技術一直被國外的Heerema、McDermott等少數公司所掌握并壟斷，本文主要論述張力腿平臺的海上安裝工藝。

張力腿平臺（簡稱“TLP平臺”）是一種依靠垂直系泊的順應式海上平臺，其主要的設計思想是通過該類平臺自身的特定結構形式，使其產生的浮力遠大于平臺的自身重力，產生的浮力除了抵消結構自身的重力之外，剩余的浮力將與張力腿的預張力進行平衡，以使整個平臺達到一個受力平衡的狀態。張力腿平臺同時具有順應式平臺和剛性平臺的優點，具體如下：①剩余浮力產生的預張力能夠使張力腿時刻保持受張拉繃緊的狀態，從而使張力腿平臺的橫搖、縱搖和垂蕩等外運動較小，近似于剛性；②張力腿平臺的船體部分所受波浪力的水平方向遠大于垂向分離，因此在張力腿的柔性作用下能夠實現平臺的縱蕩、橫蕩和首搖的平面內運動。綜上所述，張力腿平臺具有良好的運動性能，同時具有較高的安全性，是一種具有良好性能的深水海底石油開采平臺形式。

2 張力腿平臺海上安裝流程

張力腿平臺通常會將平臺的主體，即船體部分和上部模塊部分分開建造，然后在港池或外海對兩個部分進行合體。按照以往的施工經驗，張力腿平臺的海上安裝過程通常分為四個步驟，即樁基安裝、張力腿安裝、平臺濕拖和平臺現場就位。

四個步驟的劃分依照工程合理性而來，每個步驟的施工工期均較短，以便能夠找到合適的施工天氣窗口，同時，每個安裝步驟均處于技術可控狀態，并且在兩個步驟間隔期間，已完成安裝的結構均處于安全狀態，能夠不受臺風等惡劣天氣的影響，在海上施工期間最大程度地縮短結構物處于不穩定狀態的時間，以此降低海上安裝的整體作業風險。

3 樁基安裝工藝

在張力腿平臺樁基安裝工作中，樁基的定位和垂直度控制是關鍵點。在樁基安裝之前，應在張力腿海底基礎的設計位置提前安裝海底聲線列陣系統作為樁基安裝的定位系統，聲線列陣由安置在框架內的發射應答機以及安置在海床表面的輔助發射應答機組成，完成該聲線列陣定位系統的布置后還應進行校正。

樁基安裝應按照如下步驟進行：樁基翻轉→樁基起吊→樁基下放→樁基插樁→樁基打樁→安裝陽極→安裝導向裝置。在樁基打入到設計入泥深度且在公差范圍內后，應在每根樁基的頂部安裝一個包含保護陽級的過渡導向錐，用以輔助后續張力腿的連接作業，同時也能夠保護樁基不被腐蝕。

4 張力腿安裝工藝

張力腿的安裝主要包括以下3個步驟：①張力腿在施工現場的預連接；②張力腿臨時浮筒的組裝；③張力腿的底部和樁基頂部（已預安裝）的連接。

張力腿的單根總長度取決于作業水深，通常在幾百米至一千多米，因此不能夠整根運輸，需要在施工現場通過安裝架進行一段一段的連接。

在完成張力腿的預連接后，應在每根張力腿的頂部安裝臨時浮筒，該浮筒的作用是在張力腿連接平臺船體前為張力腿提供向上的張力，避免張力腿屈曲變形。完成臨時浮筒安裝后，將下放張力腿，此時應注意通過導向繩控制臨時浮筒處于設計的指定方向，然后降低張力腿，使臨時浮筒充水，待整根張力腿主體全部沒入水中后，使張力腿的所有通氣閥都處于關閉狀態，并對臨時浮筒進行充氣作業。最后繼續下放張力腿，通過樁基上的導向錐使張力腿完全插入樁基之中。在完成上述步驟之后，通過ROV將張力腿和樁基進行鎖死作業，使張力腿和樁基形成一個整體。

5 張力腿平臺的就位

張力腿平臺的安裝就位如圖1所示，具體包括以下關鍵步驟：①在輔助拖輪的協助下使平臺在安裝位置就位；②將張力腿平臺壓載至張力腿與船體的對接水位；③進行張力腿與船體的連接工作；④將張力腿平臺排載至設計吃水；⑤拆除張力腿的臨時浮筒。

當平臺抵達設計位置后，壓載平臺船體部分以便與張力腿連接，此時張力腿已經進入平臺連接結構，平臺垂蕩仍然可以自由運動。當開始連接操作的時候，首先限制平臺向上運動，平臺只可以向下運動，然后繼續壓載平臺，使平臺和張力腿鎖死形成整體，完全連接在一起運動，最后通過排載平臺使張力腿達到設計預張力，即可移除張力腿上的臨時浮筒，完成整個張力腿平臺的安裝就位工作。

圖1 張力腿平臺的安裝就位流程示意圖

6 總結

在深水油氣田開發中，浮式平臺的海上安裝作業是重要組成部分。張力腿平臺所具有的良好的性能在深水油氣田開發中均已得到了充分的發揮和證實，愿在我國海洋石油從業者的不斷努力下，這種具有新型技術的張力腿平臺能夠早日在中國南海得到運用。

［1］王浩宇，黃山田，王火平，等.張力腿平臺海上安裝技術研究［J］.石油工程建設，2017（05）.

2095－6835（2019）02－0048－02

TE951

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.02.048

〔編輯：王霞〕