“海洋石油162”拖航就位作業設備升級改造實踐

(中海油能源發展股份有限公司 采油服務分公司，天津 300452)

“海洋石油162”是我國自主設計建造的首座海上移動式試采平臺，當完成一處油田的試采任務后，可以降至海面，并用拖輪拖至新的作業地點，進行新的試采作業，要求其拖航、就位、撤離操作安全高效[1]。總結“海洋石油162”自2017年4月首次拖航至2018年5月經過三次拖航就位與停產撤離作業經驗，發現部分設備存在制約拖航作業效率的問題，同時存在安全隱患。

1)右舷火炬臂無收放裝置，火炬臂收放只能依靠右舷25 t吊機配合，收放耗時長，且存在吊機鋼絲繩跳繩，火炬臂結構受損等風險。

2)樁腿外加電流陰極保護系統提升裝置原設計為手動收放，該裝置自重約50 kg，全長超過4 m，依靠手動收放耗時長，且易與平臺發生磕碰造成設備損壞，影響樁腿陰極保護系統加快樁腿腐蝕。

3)樁腿噴沖管線過重，管線拆裝需要約5 h，效率低下。主拖輪掛拖后，由于噴沖管線安裝時間過長，平臺長時間處于漂浮拔樁狀態，易造成拖帶失控碰撞平臺，存在較高的安全風險。

4)平臺設計建造階段選用的磁羅經誤差大，在拖航作業中無法準確測量出船艏向，造成衛星無法準確追星，衛星網絡中斷，通訊無法得到保障，應急情況下與陸地溝通受限。

5)升降平臺過程中，海水提升泵電纜卷盤轉動時擠壓電纜導致電纜破損，易發生短路傷人，引起海水提升泵停泵，造成主機因冷卻水停止供應機組高溫停機，進而導致升降平臺作業停止，直接影響拖航作業。

6)每次試采作業前，平臺拖航就位后，需下放井口扶正平臺及配套設備，作業操作只能依靠梁卡、吊點、懸掛倒鏈等方式進行，作業效率極低，且易發生磕碰，使人員受傷和設備損壞。

因此，需要對現場存在的問題進行升級改造，提高拖航就位與停產撤離作業的作業效率，節約作業時間，降低作業成本，將拖航就位作業中優化的工時有效的轉化為生產作業，提高產值的同時降低拖航作業中存在的風險。

1 改造過程

升級改造內容包括：增加右舷火炬臂收放絞車；增加樁腿外加電流陰極保護系統提升絞車；更換便于安裝的新型噴沖管線及接頭；增加電羅經裝置；海水提升泵電纜卷盤更換為電滑環連接；增加懸臂梁下部行車、導軌裝置，等。

1.1 增加收放右舷火炬臂液壓絞車

拖航作業前后需要分別完成火炬臂的收放工作，由于現場工藝撬塊布置緊湊，因此建造設計階段未選擇采用絞車進行收放操作，而是使用25 t吊機配合作業，見圖1a)。吊機在配合收放操作時需要8人同時配合，才能順利完成收放操作，而且吊機需避開樁腿影響。因此單獨依靠吊機收放右舷火炬臂，對吊機鋼絲繩的拉拽角度、力度、速度都要求極高，稍有失誤就會造成吊機鋼絲繩、滑輪等附件損壞甚至造成火炬臂結構損傷，存在極大的安全隱患。

通過現場調研，分析工藝區設備布置及甲板結構，在不影響任何工藝流程及設備的前提下選擇最適合安裝火炬臂收放絞車的位置。確定在測試分離器與氣液分離器間安全通道上方搭設收放平臺，見圖1b)，既滿足安裝絞車要求，也不影響人員通過。首先校核該處甲板載荷，設計通過右舷液壓錨機處聯通平臺主液壓站液壓管線為絞車提供動力。通過安裝火炬臂收放絞車，能夠平穩快捷地完成火炬臂的收放作業，極大地節省了人力，減少了拖航作業準備時間約3 h。

圖1 火炬臂液壓絞車

1.2 樁腿外加電流陰極保護系統提升裝置升級為電動絞車提升

平臺船艏及船艉主甲板各安裝一組鈦電極，每組鈦電極重50 kg，長度超過4 m，通過50 m纜繩與50 m電纜連接，放入海面下約6～7 m。拖航作業前需3～4人配合，手動提升至主甲板，見圖2a)。在提升過程中受風浪、海冰等影響經常出現磕碰平臺的情況，若長期通過該方式收放易造成電纜及纜繩斷裂，鈦電極組落入海中，影響樁腿陰極保護系統的使用造成樁腿加速腐蝕，同時具有人員受傷的風險。

通過咨詢廠家與現場調研，對原有鈦電極更換為輕便型電極，下方配重塊改為40 kg，并安裝2臺電動絞車，用于鈦電極組回收與下放，見圖2b)。改造完成后，在使用過程中大大節約了人力，提高了工作效率，縮短了平臺拖航作業準備時間約1 h。

圖2 外加電流陰極保護系統提升裝置

1.3 噴沖管線改造

樁腿噴沖系統由30 MPa高壓噴沖系統和0.8 MPa低壓噴沖系統組成。原噴沖軟管、連接彎頭和快速接頭耐壓均為32 MPa，各接頭質量較重、軟管不易彎曲。在安裝噴沖管線時，需要8人及吊機相互配合，在精準對接的情況下才能連接成功，見圖3a)。連接8根噴沖管線整個過程耗時約5 h，嚴重影響了拔樁、拖航、就位速度。

通過分析近幾次插樁深度及噴沖拔樁過程發現，僅需要低壓噴沖系統即可滿足拔樁要求。將噴沖軟管及組件替換為1 MPa耐壓等級軟管及連接組件，更換完成后，連接組件重量減至原重量的1/5，軟管易彎曲安裝，改造完成后，兩人即可在15 min內完成噴沖管線安裝工作，見圖3b)，總體安裝時間縮減至約30 min。

圖3 噴沖管線

1.4 平臺磁羅經升級為電羅經

海洋石油162平臺建造設計階段選擇磁羅經為平臺指明船艏向，見圖4a)。磁羅經維保較為困難，并且需要定期由羅經師對其校準，一旦發生故障或誤差偏大只能返廠處理，為平臺設備維保工作帶來不便。并且在平臺數次拖航作業中，由于磁羅經測量船艏向誤差大[2]，直接輸入衛星天控機將會造成衛星丟星，衛星通訊中斷，不能保障拖航作業通訊，存在一定的安全風險。

為保障拖航作業安全順利進行，平臺安裝GC80型電羅經1臺，見圖4b)。該型號電羅經具有精度高、數字輸出、免維護等特點。在平臺后期拖航作業中，能夠與衛星天控機聯動實現自動追星功能，保障了拖航作業中的通訊安全。此外相對于磁羅經，每年可節約羅經液消耗、羅經師校準等費用。

圖4 羅經裝置

1.5 海水提升泵電纜卷盤更換改造為電滑環連接

海洋石油162平臺2套海水提升泵塔各配備1套電纜卷盤，用于海水泵塔升降期間電纜收放整理[3]，見圖5a)。由于電纜卷盤轉動半徑過小，在收納電纜時電纜受到扭結、擠壓，導致外絕緣皮破損，最嚴重處內層絕緣皮裸露，存在較大的安全隱患，直接威脅操作人員人身安全；而且，升降平臺期間若海水提升泵失電將導致主機高溫失電，最終導致拖航作業終止。

通過前期調研，查閱相關文獻，在不改變轉盤結構盡量減少工作量的前提下，決定采用電滑環方式對電纜卷盤進行改造，見圖5b)。通過取消硬線連接方式，采用電滑環連接，當電纜卷盤轉動時，電纜不隨之動作，避免了電纜受外力扭結、擠壓破壞絕緣層[4]。通過改造并去除受損嚴重段電纜，完全避免了電纜受力擠壓破損現象。延長了電纜的使用壽命，減少了協助作業的人力，也免去了升降海水塔過程中拆裝電纜的工作，提高了作業效率，消除了安全隱患。

圖5 電纜卷盤

1.6 懸臂梁下部增加行車導軌

拖航作業精就位后需要下放扶正平臺，安裝扶正平臺走道、隔水套管抱卡、油管及其他井口連接組件。在吊裝過程中由于防噴器吊行程較短，鉆臺絞車又受限于懸臂梁及鉆臺位置，每次井口吊裝作業人員依靠梁卡、吊點懸掛倒鏈作業效率低，易發生設備磕碰損壞。

通過修井懸臂梁下方甲板選取適用作業范圍的U型吊裝通道，在通道承重梁處選取焊接點焊接行車軌道，并安裝負荷3 t的電動絞車，協助井口吊裝作業。通過安裝行車軌道，行車有效覆蓋面積達到修井區甲板的2/3，從原井口扶正平臺相關附件安裝時間7.0 h縮減至1.5 h，大大降低了吊運安裝時間，避免多次移動懸臂梁及井架作業，減少了現場工作量的同時降低了安全風險。

2 改造應用情況

相對改造前，設備升級改造后每次拖航作業節約時間約16 h，大大節約了人工成本，間接減少了拖輪租賃費用；將拖航就位作業中優化的工時有效地轉化為生產作業，提高產值的同時降低了拖航作業中的風險。

在2019年4月29日從曹妃甸WHPD至WHPE平臺拖航作業中，“海洋石油162”平臺實現了單日降平臺拔樁、拖航、初就位、精就位作業并順利預壓升船至指定高度，設備升級改造成績得到了充分驗證。

3 改造成果社會效益及經濟效益

通過此次拖航就位設備的升級改造，能夠節約作業人員的工作時間，減少室外作業的安全風險，保障作業人員的人身健康；相較于改造前，節約拖航時間,能夠有效的減少能源的消耗，降低設備運轉期間排放產物對環境的損害。

相關技改成果迅速轉化為生產力。相對改造前，升級改造后每次拖航作業節約時間約16 h，大大節約了人工成本，間接減少了拖輪租賃費用；將拖航就位中節省的作業時間有效的轉化為生產作業時間，提高產值的同時降低了拖航就位作業中的風險。

依據全年3次拖航就位計劃，約為采油公司年節約成本304萬元/年。