在役單點系泊FPSO新增柔性立管的安裝技術及應用

傅文志 薛大智 劉耀江 彭海玲 王 昭

（深圳海油工程水下技術有限公司，廣東 深圳 518067）

0 引言

柔性立管是連接海底管線與FPSO的通道，是海底管線的重要組成部分。對于新建FPSO來說，柔性立管的安裝屬于常規作業。由于油田后續開發的需要，已在位的FPSO需要接入新的柔性軟管，以擴大整個油氣田的生產規模，這時新增柔性立管的安裝就需要采用不同的方法。為了縮短安裝周期，減少對油田生產的影響，往往存在許多的限制，如何安全快速地完成立管安裝就成為技術難題。該文以FPSO“海洋石油118”新增柔性立管的安裝為例，對已在位的FPSO，如何快速完成新增立管的安裝進行闡述。

1 APL型單點和柔性立管系統

單點系泊系統SPM（Single point mooring system）的主要作用是將FPSO定點系泊在作業海域，FPSO可圍繞單點浮筒自由旋轉并具有風向標效應，在風浪流作用下FPSO的受力最小，從而保證FPSO在海上長期安全地連續工作。國內海上油氣田目前在役的單點系泊系統主要由挪威APL、美國SOFEC、瑞士SBM以及荷蘭Bluewater等幾家公司設計和制造，其中南海海域FPSO采用的單點系泊系統均為內轉塔型，根據生產廠家的不同[1]。“海洋石油118”的單點系泊系統屬于APL型，浮筒呈錐形，是可解脫式的系泊系統。柔性立管（也稱為動態軟管）連接單點浮筒和水下基盤，主要包括防彎器、浮球和軟管等組成部分，如圖1所示。

圖1 柔性立管構成示意圖

2 新增動態立管安裝工藝

以“海洋石油118”新增立管的安裝為例，其主要安裝工作包括柔性立管鋪設，單點艙內工藝管線移位，提拉絞車布置，柔性立管提拉及永久錨固。下面對各施工步驟進行詳細說明。

2.1 FPSO限位作業

在新增柔性立管的安裝階段，安裝船需要長時間在FPSO活動區域內作業，為了避免FPSO自由繞單點旋轉時對立管安裝活動造成影響，采用3條拖輪對FPSO進行限位，將FPSO艏向限定在指定角度。3條限位船通過從FPSO船尾牽引限位拖纜來限制FPSO的旋轉。限位作業受海況影響，將限位區域劃根據FPSO艏向偏離角度分為正常作業區（0～20°），警戒區（20°～40°），撤離區（＞40°）3個區域。3條拖輪能將FPSO限制在綠色區域時，立管安裝作業可正常進行。當海況較差時，3條拖輪可能無法有效限制FPSO的活動，FPSO進入警戒區和撤離區域時，應注意警戒或撤離，立管安裝作業中止，安裝船撤離，如圖2所示。

2.2 提拉絞車布置

通過現場調研，單點艙內空間狹小，無法將額定工作負荷為25 t的絞車（自重在10 t以上）轉運到單點艙內，因此將新增柔性立管提拉絞車布置在FPSO主甲板上。絞車鋼絲繩經過定滑輪轉向后，穿過單點艙頂部艙口進入單點艙內，并再次經過多個定滑輪轉向后，最終將提拉方向調整到柔性立管通道（I-TUBE）軸線方向上。在提拉作業開始前，為了驗證絞車和各個導向定滑輪的可靠性，進行了拉力測試。

圖2 限位區域示意圖

2.3 單點艙內工藝管線移位和提拉支架的安裝

單點艙內滑環組周邊的工藝管線和電纜等較為密集，預先確認需要移位的工藝管線、電纜和結構平臺，合理的移位方式可以最大限度地減小工作量，縮短施工周期和FPSO停產時間。提拉支架的設計既要滿足提拉作業的需要，還需要預先考慮進入單點艙的方式。單點艙內空間狹小，不便于轉移大件物品，提拉支架則是將構件通過單點艙頂部艙口吊裝進入單點艙，然后在艙內完成組裝，如圖3所示。

圖3 提拉支架

2.4 柔性立管起始鋪設

柔性立管的鋪設是由安裝船靠近FPSO從單點浮筒往基盤（PLEM）方向鋪設。提拉絞車鋼絲繩下放穿過I-TUBE直達浮筒下方，由ROV在水下實現與安裝船引纜的連接，如圖4所示。然后安裝船下放立管首端入水，同時逐漸回收提拉絞車鋼絲繩，如圖5所示。

2.5 柔性立管正常鋪設

繼續柔性立管鋪設，依次安裝浮子，同時抽拉絞車回收，柔性立管首端逐漸接近STP浮筒，潛水員完成柔性立管首端臨時懸掛，如圖6所示。

圖4 抽拉絞車鋼絲繩水下傳遞

圖5 動態立管首端下放入水

圖6 柔性立管浮子安裝

2.6 柔性立管末端下放

待柔性末端脫離滾筒后，連接甲板回拉絞車，打開張緊器，使用回拉絞車繼續下放柔性立管。在甲板工作平臺上完成吊機及配重塊連接后，在吊機及絞車協助下，將柔性立管末端下放入水，如圖7所示。

圖7 柔性立管末端下放

2.7 柔性立管提拉進單點艙

柔性立管末端在海底就位后，主作業船撤離。在空潛協助下，使用油輪上預布的絞車及提拉絞車，完成柔性立管首端的最終提拉，直至到達I-TUBE頂部并完成永久錨固。

3 結語

“海洋石油118”新增柔性立管的安裝是國內首例FPSO不解脫、滑環組不移位情況下動態立管提拉及鋪設作業。

在作業過程中有以下7條經驗值得借鑒：1） 船舶資源的選擇，裝船布置圖的針對性設計。2） 鋪設方向的選擇，浮子的安裝及下水方法，在鋪設過程中軟管長度和船位控制關系。3） APL型單點新增立管采用移除滑環組的做法來完成安裝，其施工周期長，對油田產量影響較大。通過新增絞車和使用多個定滑輪導向的方式避開滑環組的遮擋，可以有效地縮短新增立管安裝周期、減少油田停產時間。4） 柔性立管提拉作業階段，FPSO需要停產，安裝船如果不能在FPSO計劃停產期間進行柔性立管安裝，就可以提前將柔性立管臨時懸掛在單點浮筒底部，后期不需要安裝船介入，僅由空潛直接在FPSO上完成立管的提拉作業。該方法在“海洋石油118”新增立管安裝過程中得到了實際應用，非常有利于靈活安排安裝船的作業計劃，不受FPSO停產時間的限制。5） 柔性立管提拉作業限制條件多，主要有以下限制。艏吃水限制，“海洋石油118FPSO”在正常生產期間的艏吃水在9 m～13 m，該吃水狀態下單點艙內I-TUBE頂部密封板位于海平面以下，打開后，海水將不斷地涌入單點艙，僅在艏吃水小于7.5 m時才不會進水，因此，提拉立管進入單點艙作業只能選擇在FPSO提油后（停產期間剛好滿足此條件），并將FPSO艏吃水調整至適當位置時才能進行。提拉絞車布置受限，單點艙內空間狹小且大型絞車無法進入，因此推薦采用將絞車布置在艙外露天甲板，通過數個定位滑輪來調整提拉方向的方法。FPSO船位限制，FPSO相對于單點浮筒是自由旋轉的，將絞車布置在艙外以后，絞車鋼絲繩通過定滑輪導向進入單點艙，如果不限定FPSO艏向，當FPSO繞單點轉動時，單點艙內被鋼絲繩掃過的結構、柔性立管和絞車將發生損壞。考慮到該風險，FPSO應該采用拖輪對油輪進行限位，在提拉作業期間，FPSO艏向偏差范圍應該嚴格限制在特定范圍內（118限位要求為±3 °），以充分保障立管提拉作業安全。6） 封閉空間進行熱工作業，危險性高。單點艙屬于封閉空間，且容易泄漏和聚集可燃性油氣，因此在艙內進行焊接和熱切割等熱工作業，危險性很高。選擇在油田計劃停產期間進行立管安裝作業，可以大大地降低作業風險。同時對艙內作業的多種風險應逐一進行分析，采取通風和消防等方面的防范措施。7） 水上水下多工種配合同時作業，作業難度大。立管提拉作業涉及安裝船作業、潛水作業、單點艙內作業、主甲板絞車操作和FPSO限位作業等水上水下多工種配合同時作業。

施工前，應該召集各作業單位梳理作業流程，統一指揮權，明確注意事項和應急辦法等，確保立管提拉作業的順利進行。