降低半潛船體開(kāi)孔差錯(cuò)率的應(yīng)用研究

李晶，龔萍，張濤，司紅濤

(1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451；2.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300451)

0 引言

隨著近年來(lái)國(guó)家深水油氣勘探開(kāi)發(fā)力度的加強(qiáng)，浮式設(shè)施裝備已被廣泛應(yīng)用，且制造細(xì)節(jié)如船體開(kāi)孔也逐漸被全行業(yè)所重視。船體開(kāi)孔(open hole)，又稱(chēng)穿艙(penetration)，其包括結(jié)構(gòu)開(kāi)孔及穿艙件焊接兩部分，其貫穿浮式裝備的船體設(shè)計(jì)、建造檢驗(yàn)、安全生產(chǎn)等全周期。行業(yè)內(nèi)認(rèn)為船體開(kāi)孔差錯(cuò)率不僅涉及設(shè)計(jì)及建造質(zhì)量，對(duì)功能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)聯(lián)通、結(jié)構(gòu)完整等工程實(shí)施、經(jīng)濟(jì)效益等存在直接影響，甚至也是海上浮式裝備在位穩(wěn)性、艙室密封及安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。

本文則基于目標(biāo)半潛項(xiàng)目實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析梳理，針對(duì)工程過(guò)程中降低船體開(kāi)孔差錯(cuò)率的管理措施和實(shí)踐方法進(jìn)行探索，進(jìn)而深化其在行業(yè)的應(yīng)用，推進(jìn)企業(yè)提質(zhì)增效及發(fā)展。

1 目標(biāo)半潛項(xiàng)目介紹

該應(yīng)用研究的目標(biāo)項(xiàng)目為國(guó)內(nèi)半潛式生產(chǎn)平臺(tái)。其特點(diǎn)集中為世界上最大桁架凝析油儲(chǔ)存半潛平臺(tái)、國(guó)內(nèi)首次1 500 m水深浮式生產(chǎn)設(shè)施、國(guó)內(nèi)首個(gè)1 500 m 水深浮式生產(chǎn)設(shè)施總包工程。半潛船體規(guī)格如下：型長(zhǎng)91.5 m× 型寬91.5 m× 型深59 m，其中4 個(gè)浮筒尺寸為49.5 m×21 m×9 m，4 個(gè)節(jié)點(diǎn)尺寸為21 m×21 m×9 m，四個(gè)立柱尺寸為21 m×21 m×50 m。

1.1 目標(biāo)半潛開(kāi)孔介紹

目標(biāo)項(xiàng)目船體開(kāi)孔存在一定的功能性及專(zhuān)業(yè)性，在不考慮結(jié)構(gòu)自身流水孔、過(guò)梁孔以及減輕孔等，主要涉及輪機(jī)、暖通、舾裝、電儀訊、配管、結(jié)構(gòu)等專(zhuān)業(yè)水密非水密的開(kāi)孔，共3 662 個(gè)。

1.2 目標(biāo)半潛開(kāi)孔問(wèn)題介紹

經(jīng)了解項(xiàng)目背景和開(kāi)孔數(shù)據(jù)得知，目標(biāo)半潛存在一定的特殊性及挑戰(zhàn)性，且其船體開(kāi)孔涉及的專(zhuān)業(yè)多、數(shù)量大、差異化等要求，因此其船體開(kāi)孔需進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。同時(shí)該項(xiàng)目過(guò)程中陸續(xù)出現(xiàn)了相關(guān)開(kāi)孔設(shè)計(jì)及建造等問(wèn)題，如圖1 所示。經(jīng)問(wèn)題梳理及測(cè)算，其潛在差錯(cuò)率接近6%。

圖1 目標(biāo)半潛項(xiàng)目開(kāi)孔問(wèn)題示意

經(jīng)目標(biāo)項(xiàng)目開(kāi)孔問(wèn)題影響評(píng)估、問(wèn)題分區(qū)整理且結(jié)合目標(biāo)項(xiàng)目建造要求，啟動(dòng)以降低船體開(kāi)孔差錯(cuò)率為核心的應(yīng)用研究和實(shí)踐工作。

2 多維度開(kāi)孔問(wèn)題分析

2.1 橫向分析

對(duì)比核實(shí)多項(xiàng)目半潛平臺(tái)開(kāi)孔規(guī)模，評(píng)估目標(biāo)項(xiàng)目開(kāi)孔規(guī)模合理化?；诙喟霛擁?xiàng)目開(kāi)孔規(guī)模對(duì)比及借鑒，該項(xiàng)目開(kāi)孔體量、占比相對(duì)接近；雖然空間緊張加大開(kāi)孔難度，但可通過(guò)設(shè)計(jì)和管理手段實(shí)現(xiàn)開(kāi)孔差錯(cuò)率降低[1]。

2.2 定向分析

以問(wèn)題歸類(lèi)法，結(jié)合開(kāi)孔問(wèn)題調(diào)查，展開(kāi)深入分析、將問(wèn)題逐條細(xì)化歸類(lèi)總結(jié)，梳理其方向。通過(guò)問(wèn)題項(xiàng)分析，以問(wèn)題因素及整改方向進(jìn)行劃分，從而推動(dòng)后續(xù)策略、協(xié)同安排等后續(xù)工作的有序開(kāi)展。

2.3 定量細(xì)化

以開(kāi)孔待定項(xiàng)1-開(kāi)孔基準(zhǔn)偏差(hold&hold1)、開(kāi)孔待定項(xiàng)2-結(jié)構(gòu)球扁鋼碰撞(hold2)以及開(kāi)孔待定項(xiàng)3-專(zhuān)業(yè)尺寸待定(hold3)為定量分析為例；待定約束包括前端可行、設(shè)計(jì)迭代、輸入調(diào)整等因素，且對(duì)開(kāi)孔差錯(cuò)率存在隱患，因此以離散及柱狀圖定量細(xì)化待定信息，如圖2 所示。

圖2 開(kāi)孔問(wèn)題的定量細(xì)化xy離散圖示意

經(jīng)定量細(xì)化，對(duì)待定項(xiàng)進(jìn)行區(qū)域化、分級(jí)化處理，后續(xù)可對(duì)主要待定項(xiàng)類(lèi)型進(jìn)行重點(diǎn)把控。

2.4 縱向延展

全周期數(shù)據(jù)延展，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)與工程師交流，請(qǐng)教施工工藝及實(shí)施手段；通過(guò)模型對(duì)比、機(jī)具觀摩和建造文件學(xué)習(xí)，對(duì)允許公差、偏差范圍、以往數(shù)據(jù)等要求有了深入了解。在與工程師對(duì)接過(guò)程中，積累了開(kāi)孔偏差案例、解決措施以及施工優(yōu)化手段。

3 開(kāi)孔差錯(cuò)率原因及應(yīng)對(duì)實(shí)施

3.1 慣性思維及應(yīng)對(duì)措施

原因確認(rèn)：固定平臺(tái)設(shè)計(jì)人員及船廠施工人員對(duì)于該項(xiàng)目開(kāi)孔設(shè)計(jì)和制造要求認(rèn)識(shí)程度有待提升。

對(duì)策實(shí)施：強(qiáng)化線下線上培訓(xùn)，完成《管線穿艙件細(xì)則》《船體開(kāi)孔管理概述》等培訓(xùn)；持續(xù)進(jìn)行船廠現(xiàn)場(chǎng)宣貫及開(kāi)孔施工培訓(xùn)；完善開(kāi)孔管理體系，制定開(kāi)孔管理流程，增加開(kāi)孔編碼設(shè)置等工作。

3.2 模型差異及應(yīng)對(duì)措施

原因確認(rèn)：詳細(xì)設(shè)計(jì)三維模型及生產(chǎn)設(shè)計(jì)三維模型功能定位和設(shè)計(jì)完整性差異。

對(duì)策實(shí)施：開(kāi)發(fā)需求收集，與船廠和施工方交流，收集模型差異、開(kāi)孔需求等開(kāi)發(fā)必要信息。利用計(jì)算機(jī)軟件編程，實(shí)現(xiàn)二次開(kāi)發(fā)和升級(jí)；且同步完成開(kāi)發(fā)流程編制和人機(jī)界面設(shè)計(jì)。

開(kāi)發(fā)編程和工具實(shí)施，PDMS 環(huán)境下PML 語(yǔ)言編程；高效開(kāi)孔設(shè)計(jì)，提取關(guān)鍵信息，與AM 匹配對(duì)比及差異數(shù)據(jù)融合。

3.3 工藝不滿(mǎn)足及應(yīng)對(duì)實(shí)施

原因確認(rèn)：與施工方及第三方共同討論分析工藝不滿(mǎn)足—引起內(nèi)部涂塑層脫落原因。

對(duì)策實(shí)施：(1) 施工工藝調(diào)整，核實(shí)涂塑溫度曲線及影響范圍，與建造方共同研究焊接水冷降溫工藝。其優(yōu)點(diǎn)：維持原開(kāi)孔，增加新工藝；缺點(diǎn)：新工藝中質(zhì)量控制手段及過(guò)程監(jiān)測(cè)待完善。

(2) 考慮PW003 穿艙替代方案。提出雙套管穿艙方案，即銅鎳管外套碳鋼管材，直接與艙壁焊接。優(yōu)點(diǎn)：符合30 年防腐要求，同步滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核；缺點(diǎn)：雙套管穿艙需特殊定制[2]。

兩方案綜合評(píng)估，通過(guò)兩方案對(duì)比，如圖3 所示，從實(shí)施可靠性及現(xiàn)場(chǎng)施工等角度出發(fā)，最終選擇穿艙替代方案，并開(kāi)展后續(xù)采辦建造等工作。

圖3 兩方案安裝比較示意

4 效果復(fù)查

經(jīng)上述原因分析及應(yīng)對(duì)實(shí)施，為降低半潛船體開(kāi)孔差錯(cuò)率，目標(biāo)項(xiàng)目共完成了2 次20 人以上技術(shù)培訓(xùn)，1 次項(xiàng)目組和施工方參加的現(xiàn)場(chǎng)宣貫，1 項(xiàng)船體相關(guān)二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用，以及針對(duì)穿艙件替代方案的1 套典型圖、4 批采辦料單，共640 個(gè)開(kāi)孔施工。

最終數(shù)據(jù)顯示船體開(kāi)孔差錯(cuò)102 個(gè)，占比約2.8%，如表1所示。該差錯(cuò)率降低到3% 以下，在目標(biāo)范圍內(nèi)。

表1 建造現(xiàn)場(chǎng)采集復(fù)核值

5 結(jié)語(yǔ)

此次降低半潛船體開(kāi)孔差錯(cuò)率的應(yīng)用研究，從實(shí)際項(xiàng)目出發(fā)并針對(duì)開(kāi)孔問(wèn)題，追根溯源，逐項(xiàng)分析，高效執(zhí)行，最終圓滿(mǎn)完成既定目標(biāo)。同時(shí)還需持續(xù)完善開(kāi)孔案例分析、降低差錯(cuò)率報(bào)告、編制標(biāo)準(zhǔn)化文件等措施，鞏固船體開(kāi)孔問(wèn)題解決和質(zhì)量提升，進(jìn)而提升行業(yè)的管理水平和整體競(jìng)爭(zhēng)力。