番禺油田某FPSO解脫與回接作業(yè)

李德斌,嚴(yán)明,牛永勝

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油服務(wù)分公司，天津 300452)

以番禺油田1套用于永久系泊的轉(zhuǎn)塔生產(chǎn)系統(tǒng)(STP)系泊系統(tǒng)是為例，該系統(tǒng)目前服役的番禺油田位于南中國海珠江口盆地，香港以南約200 km海域，油田由番禺4-2，番禺5-1油田組成，區(qū)域平均作業(yè)水深約109 m。油田生產(chǎn)設(shè)施包含4座固定式井口平臺(tái)和一艘浮式生產(chǎn)儲(chǔ)存(以下簡(jiǎn)稱FPSO)以及外輸油船位于2井口平臺(tái)的中間區(qū)域，與井口平臺(tái)之間通過海底輸油管線，電纜(內(nèi)含光纖)進(jìn)行井液、電力和通信的傳輸，單點(diǎn)所在位置水深為103 m。結(jié)合工程實(shí)例，選用平面運(yùn)動(dòng)控制以及多船協(xié)調(diào)作業(yè)等方式，對(duì)STP形式單點(diǎn)傳統(tǒng)的解脫與回接作業(yè)方案進(jìn)行改進(jìn)。

1 FPSO單點(diǎn)艙滑環(huán)堆棧

單點(diǎn)滑環(huán)堆棧安裝在單點(diǎn)浮筒頂部并且通過其下部的ESD閥門與立管連接。液滑環(huán)配備有密封油路系統(tǒng)且密封油路系統(tǒng)在生產(chǎn)時(shí)始終維持高于工藝液體的壓力以達(dá)到隔離密封的效果[1]。單點(diǎn)滑環(huán)堆棧中心體通過一個(gè)底座法蘭與單點(diǎn)浮筒中間轉(zhuǎn)塔軸連接。液滑環(huán)的外圈通過法蘭連接與下游工藝管線連接并將工藝液體輸往分離器等下游工藝流程[2]。

單點(diǎn)滑環(huán)堆?？偝扇呒s12 m，包含6部分，見圖1。

圖1 某STP形式單點(diǎn)滑環(huán)堆?？偝?/p>

2 STP浮筒解脫

2.1 停產(chǎn)前準(zhǔn)備工作

FPSO 解脫作業(yè)窗口應(yīng)該選擇在有義波高Hs=1.5 m，風(fēng)速小于15 kn的穩(wěn)定平緩的涌浪條件下進(jìn)行[3]。在正式解脫STP浮筒之前限位船長(zhǎng)及各方應(yīng)該對(duì)當(dāng)前作業(yè)窗口進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)天氣窗口能穩(wěn)定在6 h以上時(shí)，即可進(jìn)行浮筒解脫作業(yè)。相應(yīng)的準(zhǔn)備工作如下。

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)液壓絞車的維保和調(diào)試作業(yè)確認(rèn)；液壓控制艙內(nèi)設(shè)備的維保和調(diào)試作業(yè)確認(rèn)；單點(diǎn)滑環(huán)堆棧系統(tǒng)頂升工具的準(zhǔn)備和調(diào)試作業(yè)確認(rèn)；單點(diǎn)艙內(nèi)CCTV信號(hào)轉(zhuǎn)接至HPU控制艙的準(zhǔn)備和調(diào)試作業(yè)確認(rèn)；海底管線，滑環(huán)堆棧管線以及與滑環(huán)堆棧連接的工藝管線的沖洗，清管及泄壓作業(yè)并關(guān)閉ESDV 閥門作業(yè)確認(rèn)；單點(diǎn)浮筒艙口蓋密封橡膠圈的更換作業(yè)確認(rèn)等。

2.2 解脫前準(zhǔn)備工作

FPSO 解脫作業(yè)施工期間，所有拆卸下來的配件均需要做好標(biāo)識(shí)并存放在標(biāo)識(shí)好的中轉(zhuǎn)箱內(nèi)，標(biāo)明物資名稱以及參考圖紙編號(hào)。對(duì)于需要換新的墊圈、螺栓、螺母等零配件需要在現(xiàn)場(chǎng)做好記錄和標(biāo)記[4]。

為保證解脫的有效作業(yè)時(shí)長(zhǎng)，在開始解脫作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行如下的準(zhǔn)備工作：打開船艏單點(diǎn)艙的兩套排氣/循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行單點(diǎn)艙內(nèi)排氣作業(yè)并開啟船艏單點(diǎn)艙內(nèi)照明系統(tǒng)，保證作業(yè)區(qū)域的照明；拆除頂甲板艙口蓋并進(jìn)行艙口蓋區(qū)域臨時(shí)圍蔽設(shè)施(見圖2)安裝；搭設(shè)工藝管線拆除用腳手架，拆除進(jìn)滑環(huán)堆棧的電纜及光纖；拆除海纜與接線箱的連接，進(jìn)行海纜接頭以及收球筒等設(shè)施保護(hù)[5]；信號(hào)纜安裝至單點(diǎn)絞車滾筒，使用一根尼龍繩用作牽引纜，牽引纜打雙并將一頭連接在絞車低載荷滾筒上，將另一頭穿過絞車排纜器并通過頂甲板上的主導(dǎo)向滑輪至主甲板連接信號(hào)纜。

圖2 單點(diǎn)艙頂部圍蔽設(shè)施布置情況

3 FPSO限位

浮筒解脫前各方進(jìn)行各自工作界面內(nèi)容檢查，限位船長(zhǎng)指揮FPSO限位，當(dāng)進(jìn)行單點(diǎn)浮筒釋放操作時(shí)，F(xiàn)PSO應(yīng)該精限位在單點(diǎn)浮筒設(shè)計(jì)中心位置±1 m位置以內(nèi)[6]；確認(rèn)所有的施工點(diǎn)均已經(jīng)清爽，水線以下部分沒有遺留任何施工工機(jī)具及物件，最終檢查確認(rèn)后，所有的人員撤離至安全區(qū)域；調(diào)整FPSO解脫前吃水至平吃水9.7 m，單點(diǎn)艙打開液壓鎖緊機(jī)構(gòu)(液壓大鉗)的隔離閥，開啟后人員撤離至安全區(qū)域；檢查確認(rèn)單點(diǎn)艙內(nèi)情況后，拆除通海閥盲板，打開單點(diǎn)艙通海閥開始給單點(diǎn)艙注水，當(dāng)單點(diǎn)艙內(nèi)外海水持平后，開始進(jìn)行單點(diǎn)浮筒解脫作業(yè)，此時(shí)限位船長(zhǎng)將FPSO限位在單點(diǎn)浮筒設(shè)計(jì)中心±1 m的范圍內(nèi)；液壓大鉗完全打開后，緩慢釋放300 t單點(diǎn)絞車，同時(shí)保持FPSO位置，直至單點(diǎn)浮筒下放至自由懸浮位置(信號(hào)纜釋放長(zhǎng)度約15～19 m)；信號(hào)纜尾繩切斷后，單點(diǎn)絞車停止，繼續(xù)移動(dòng)FPSO，觀察信號(hào)纜末端是否出現(xiàn)在海面上，當(dāng)末端出現(xiàn)在海面上之后繼續(xù)移動(dòng)FPSO，使得FPSO 與信號(hào)纜保持安全距離后停止移船。

4 FPSO拖航

FPSO完成單點(diǎn)堆棧的移位后，現(xiàn)場(chǎng)需繼續(xù)對(duì)FPSO保持限位作業(yè)。單點(diǎn)艙內(nèi)關(guān)閉通海閥以及單點(diǎn)艙浮筒孔蓋，同時(shí)排出單點(diǎn)艙內(nèi)海水。完成單點(diǎn)艙浮筒孔蓋的機(jī)械鎖緊并將浮筒液壓鎖緊機(jī)構(gòu)(見圖3)轉(zhuǎn)換成拖航模式。

圖3 液壓鎖緊裝置與浮筒頂部布置

確認(rèn)液壓鎖緊機(jī)構(gòu)狀態(tài)，確保單點(diǎn)浮筒艙口蓋關(guān)閉時(shí)不受液壓鎖緊機(jī)構(gòu)的影響；操作并關(guān)閉單點(diǎn)艙內(nèi)通海閥，確認(rèn)通海閥關(guān)閉之后，開始操作單點(diǎn)浮筒艙口蓋進(jìn)行關(guān)閉作業(yè)；確認(rèn)單點(diǎn)浮筒艙口蓋關(guān)閉后，開啟單點(diǎn)艙內(nèi)的排水泵，抽干單點(diǎn)艙內(nèi)的海水；單點(diǎn)艙內(nèi)海水抽干后，確認(rèn)單點(diǎn)浮筒艙口蓋狀態(tài)，密封情況良好的情況下及時(shí)將液壓鎖緊機(jī)構(gòu)隔離閥門關(guān)閉，同時(shí)將單點(diǎn)浮筒艙口蓋的3個(gè)機(jī)械鎖緊螺栓安裝并鎖緊；關(guān)閉單點(diǎn)浮筒艙口蓋液壓管線上的隔離閥，如果需要，對(duì)液壓桿進(jìn)行涂油保養(yǎng)；關(guān)閉液壓控制源；確認(rèn)并連接好拖帶索具，F(xiàn)PSO調(diào)整吃水至拖航吃水；將FPSO移交至拖航船長(zhǎng)，確認(rèn)FPSO具備拖航條件。

5 FPSO回接纜繩安裝

單點(diǎn)回接作業(yè)可以簡(jiǎn)單地理解為解脫作業(yè)的反作業(yè)，可參考解脫作業(yè)完成現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的工機(jī)具以及設(shè)備應(yīng)該適合對(duì)應(yīng)的作業(yè)準(zhǔn)備。遵照相應(yīng)作業(yè)程序檢查如下工作的準(zhǔn)備狀態(tài)：

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工順序和空間狀態(tài)，需要預(yù)先在船艏SMIT纜樁上完成主副兩套拖帶系統(tǒng)的安裝；需要預(yù)先安裝兩條回收纜繩[7]，回收纜繩從單點(diǎn)艙內(nèi)蓋板底部吊耳上連接并沿著FPSO船艏底部經(jīng)由船艏兩側(cè)舷墻連接至船艏甲板并系固(見圖4)；完成先鋒纜準(zhǔn)備后，拆除FPSO船艏連接單點(diǎn)艙底部通海艙口蓋上另一側(cè)的回收纜；FPSO船系部門進(jìn)行壓載調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)至FPSO首部單點(diǎn)艙區(qū)域吃水(以實(shí)際作業(yè)要求吃水為準(zhǔn))停止壓載。

圖4 FPSO船艏回接纜繩布置

6 STP單點(diǎn)浮筒提拉

FPSO設(shè)施在完成復(fù)產(chǎn)前準(zhǔn)備工作后，作業(yè)方及各界面施工方應(yīng)依據(jù)回接操作程序執(zhí)行單點(diǎn)回接作業(yè)。在整個(gè)回接作業(yè)過程中，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)設(shè)施環(huán)境的風(fēng)浪流條件，同時(shí)在完成單點(diǎn)回接作業(yè)后，需進(jìn)行單點(diǎn)的回接后的轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)[8]。詳細(xì)的作業(yè)流程如下。

第一艘輔助拖輪現(xiàn)場(chǎng)帶纜，從第二艘輔助拖輪上下放一個(gè)工作艇入海，工作艇確認(rèn)浮筒信號(hào)纜末端漂浮段情況及漂浮方向(見圖5)；工作艇打撈回收信號(hào)纜末端并準(zhǔn)備傳遞；工作艇拖帶信號(hào)纜末端向FPSO靠攏，從FPSO打撇纜至工作艇，工作艇完成信號(hào)纜末端和撇纜連接，隨后FPSO提拉信號(hào)纜末端至船艏甲板[9]；FPSO甲板緩慢回收單點(diǎn)絞車，回收先鋒纜，將海水中的松弛段纜繩全部回收進(jìn)單點(diǎn)艙。注意保留一定余量，保持先鋒纜和信號(hào)纜不受力，回收過程持續(xù)觀測(cè)海水中纜繩狀態(tài)，避免出現(xiàn)纏繞情況；操作單點(diǎn)絞車低速模式下持續(xù)回收信號(hào)纜，直至單點(diǎn)浮筒完全進(jìn)入單點(diǎn)艙內(nèi)；完成單點(diǎn)浮筒提拉就位后，完成單點(diǎn)浮筒鎖止。

圖5 限位及工作艇示意

7 結(jié)論

本文針對(duì)在中國南海海域應(yīng)用范圍廣泛的STP形式單點(diǎn)，提出了關(guān)于解脫與回接作業(yè)過程中創(chuàng)新性的方案設(shè)計(jì)。通過采用“T”形布置控制平面運(yùn)動(dòng)精度，多艘拖輪指揮協(xié)調(diào)的優(yōu)化方案，可縮減海上作業(yè)時(shí)間，油田提前復(fù)產(chǎn)，整體工程投入減少。