墨西哥灣模塊鉆機搬遷方案優化分析

張 君

（中海油田服務股份有限公司，北京 101149）

0 引言

2006—2007 年，中國海油抓住發展機遇，在墨西哥灣布置了4 套模塊鉆機并搶占美洲市場。當時是委托國內一家海洋工程設計公司進行安裝設計，每套模塊鉆機由5 個大撬塊和若干輔助小撬塊組成，主要撬塊重量為400～700 t（圖1），在國內船廠完成建造后由自航干駁運輸到墨西哥灣安裝調試。安裝方案為：使用1 艘1600 t 浮吊，2 艘駁船，2 艘定位港托，在錨地將五大模及附屬小撬塊從自航干駁運吊至2 艘駁船上，2 艘駁船和浮吊同時航行至目標平臺，按設計吊裝順序依次安裝。

圖1 主要撬塊實圖及重量

1 原搬遷方案

由于模塊鉆機從一個平臺搬遷至目標平臺，吊裝工作量和順序基本相同，搬遷方案委托原模塊安裝海工設計公司，設計方案是基于當年的安裝方案稍作局部修改。由于該方案在當初安裝時已經成功實施并被證實安全、可靠，所以易于通過甲方（PEMEX 墨西哥國家石油公司）和保險公司委托的第三方專業機構的審核。

1.1 搬遷使用的大型裝備

（1）浮吊1 艘。技術參數：吊重1600 t，吊高85 m，工作半徑80 m。

（2）駁船2 艘。技術參數：1 艘駁船（帶5000 HP 拖拽拖輪，HP：英制馬力，1 HP=0.745 7 kW）甲板面積≥91.5 m×30 m，甲板載荷≥25 Mt/m2；另1 艘駁船（帶5000 HP 拖拽拖輪）甲板面積≥91.5 m×28 m，甲板載荷≥15 Mt/m2。

（3）輔助定位港作拖輪2 艘，技術參數：5000 HP。

1.2 搬遷計劃

（1）搬遷工期。COSL2 平臺距離目標平臺約52 海里（1 海里=1.852 km），按駁船一般速度4 海里/h 的航行速度制定整個模塊搬遷期間的吊裝計劃，使用2 艘駁船，2 艘定位港作拖輪，根據當年安裝時的工程經驗，計劃工期為7 d（表1）。

表1 原搬遷方案計劃工期

（2）撬塊在大駁船上的布置（圖2）。

圖2 大駁船甲板布置

（3）撬塊在小駁船上的布置（圖3）。

圖3 小駁船甲板布置

1.3 大型裝備使用費用構成

1.3.1 大型裝備市場價格

大型海工裝備的租賃使用費用是模塊搬遷工程項目的主要成本部分。主要費用構成為浮吊使用費，駁船使用費，定位拖輪使用費。根據與甲方簽訂的作業合同規定，模塊搬遷期間，甲方將提供10 d 浮吊免費使用時間，超出10 d 的部分將按25 萬美元/d 付費。合理控制大型裝備使用費用對整體模塊搬遷項目的費用控制尤為關鍵。根據大型裝備規格條件，在墨西哥灣充分進行市場調研，價格情況見表2。

表2 大型海工裝備租賃價格清單

1.3.2 原搬遷方案大型海工裝備費用計算

經計算，原搬遷方案總費用為1 248 202.22 美元（表3）。

表3 原搬遷方案費用明細

2 優化后的搬遷方案

2.1 優化方案分析基礎

2.1.1 基于實際

原搬遷方案是基于原模塊的安裝方案進行少量改動形成的，但模塊鉆機已安裝調試并在平臺上使用約10 年時間，模塊鉆機拆除打包需要搬遷前完成大量工作。基于實際考慮，如果能把部分模塊打包工作融入模塊吊裝期間，將節省可觀的工時。

另外，現有平臺與搬遷目標平臺的距離，將直接影響駁船的航行時間，使用2 艘駁船同時運輸，一艘駁船模塊上駁安裝，另一艘駁船將待命等待。如果至目標平臺航行時間短，用一艘駁船來回運輸吊裝總費用，與2 艘駁船同時運輸吊裝總費用進行對比，得出哪種方式更利于節省費用。

2.1.2 安全、質量、進度、費用分析

大型模塊的海上吊裝和駁船運輸是高風險作業，使用2 艘駁船同時運輸方案，涉及交叉作業，會產生更多次的靠泊作業，吊裝風險和運輸風險更大。從項目整體質量控制考慮，單一駁船運輸，同一套操作隊伍，溝通更加順暢，方案理解更為透徹，對項目吊裝整體的質量和安全控制更為有利。

2.1.3 可行性分析

由于浮吊10 d 免費使用時間是費用控制基本，浮吊日費非常高，吊裝計劃不能超過10 d，這是優化方案的基本目標。

1 艘駁船運輸方案實施的一個難點是墊墩在駁船上的布置問題（焊接固定）。原2 艘駁船運輸方案中，每艘駁船動員前在碼頭提前完成墊墩的定位、安裝，以減少駁船的使用時間。每個模塊的墊墩都是獨立的，不能替代，1 艘駁船運輸方案中第一趟船運輸安裝完畢后，需要割掉第一船墊墩，安裝第二船DESA 和DESB撬塊的墊墩。經研究，通過重新設計墊墩在駁船甲板上的布置，可以在空余位置提前布置1/2 的第二趟船的墊墩，把占用吊裝時間降到最短。

總體比較，優化后的新方案安全和質量控制更優，項目成本更低，方案可行。

2.2 優化后使用的大型裝備

（1）浮吊1 艘。技術參數：吊重1600 t，吊高85 m，工作半徑80 m。

（2）駁船1 艘（帶5000 HP 拖拽拖輪）。技術參數：甲板面積≥91.5 m×30 m，甲板載荷≥25 Mt/m2。

（3）輔助定位港作拖輪1 艘（5000 HP）。

2.3 優化后搬遷計劃

COSL2 平臺距離目標平臺約52 海里，按駁船一般速度4 海里/h 的航行速度制定整個模塊搬遷期間的吊裝計劃，使用1 艘駁船，1 艘定位拖輪，計劃工期為8.5 d（表4）。

表4 優化后搬遷方案計劃工期

2.4 優化后駁船布置

（1）撬塊在第一趟駁船的布置（圖4）。

圖4 第一趟駁船甲板布置

（2）撬塊在第二趟駁船的布置（圖5）。

圖5 第二趟駁船甲板布置

2.5 優化后搬遷方案大型海工裝備費用計算（表5）

表5 優化后搬遷方案費用明細

經計算，優化后搬遷方案總費用為883 033.22 美元。說明：實際工期8.5 d。第二趟駁船靠上平臺后提前半天解租拖輪（租期8 d），吊裝完成后由于天氣原因駁船晚解租半天（租期9 d）。

3 優化效果

3.1 吊裝時間可控，大型海工裝備資源使用最優

對比優化后方案，大型裝備使用時間為8.5 d，原方案大型裝備使用時間為7 d，工期增加1.5 d。但沒有超出PEMEX 甲方合同規定的10 d 免費使用時間。工期相對可控，但大型裝備資源減少了1 艘小駁船，1 艘定位拖輪的投入使用，使大型裝備資源達到最優的配置（圖6）。

圖6 大型海工裝備吊裝現場

3.2 減少項目投入成本

經前面分析，老方案大型裝備資源使用總費用共1 248 202.22美元，優化后方案使用時間多1.5 d，但減少1 艘小駁船，1 艘定位拖輪，大型裝備資源使用總費用共883 033.22 美元。減少項目投入成本約36.5 萬美元。

3.3 降低項目風險

由于是同一艘駁船，保險公司、甲方檢驗審核工作相對減少，現場監理更具有針對性。

駁船為同一作業團隊，與項目組、浮吊方溝通更為順暢，方案執行更到位，避免多方聯合作業、語言障礙等問題，導致增加工程風險。

墨西哥灣海況復雜，海上大型吊裝運輸施工受海洋天氣影響非常大，存在的風險更大。減少交叉作業，更方便高效管理，降低項目風險。

3.4 使用效果

中海油服完成首次國外海上模塊鉆機搬遷，并創造了PEMEX（墨西哥國家石油公司）歷史上工期最短的模塊鉆機搬遷工程。

4 應用價值

（1）降低項目成本。模塊搬遷優化方案可減少大型裝備駁船資源1/2 使用量，為項目降低成本30～40 萬美元。

（2）降低項目風險。墨西哥灣海況復雜，大型裝備資源匱乏，模塊搬遷方案優化能很好控制大型裝備資源交叉作業，控制項目溝通、方案執行等風險管控要素。

（3）提高客戶滿意度。實際浮吊使用時間遠低于PEMEX 合同中規定的10 d，不僅未發生任何額外浮吊使用費，還為PEMEX 節省大量浮吊成本，與作業者實現雙贏。獲得更高的客戶滿意度，在競爭日益激烈的情況下為市場開拓打下基礎。

（4）普適性。墨西哥灣的兩大油田庫瑪扎和坎特雷有20 多套模塊鉆機在作業，各個區塊之間距離不遠，此方案具有一定的普適性。