組塊重量超越導管架設計極限重量應對

譚紅瑩

海洋石油工程股份有限公司 天津 300451

1 概述

海洋平臺分為下部導管架和上部組塊兩部分，導管架設計主要有導管架結構和防腐專業，組塊設計涉及工藝、總體、結構、電氣、儀表等近十個專業。導管架設計和組塊在詳細設計階段同時開始，而導管架設計需要上部組塊的重量作為設計基礎，但由于現在海洋平臺開發周期的需求，導管架通常要在詳細設計前期就要完成設計并開工建造，而此時組塊設計剛開始不久，就需要給導管架提供重控。這時期的重控通常按照前期設計階段的估算結合經驗提供，但有時由于各種原因導致詳設初期階段的重控遠大于前期階段重控，這就會對導管架的設計產生較大影響，可能需要增大構件管徑和壁厚，超出的再大甚至可能需要改變導管架設計方案，如增大樁徑，這樣就會對工期產生嚴重影響，因此此時需要充分核實重控，在保證重控的可靠的基礎上最大程度地減少對項目的影響。本文以工程實例說明遇到此類問題的解決方案。

2 工程實例

2.1 平臺概況

此工程新建中心處理平臺CEPB是一座集生產及生活為一體的8腿導管架中心平臺，平臺組塊采用浮托法安裝，導管架工作點間距為22m×（12m+48m+12m），設有三層甲板。

上層甲板主要布置鉆機設備模塊和支持模塊、燃氣透平發電機組、TEG再生橇和120人生活樓，并為后期預留了6臺濕氣壓縮機及其輔助設施的空間。

中層甲板主要布置井口區、生產處理設施、凝析油處理系統、化學藥劑注入撬、燃料氣系統、天然氣壓縮設施、公用設施及電氣房間。

下層甲板布置清管球收發球裝置、閉排系統、火炬分液罐、段塞流捕集器、化學藥劑注入撬、凝析油處理單元、TEG脫水系統以及淡水、海水、冷卻水循環系統、消防泵等公用系統設備。

導管架結構8腿12個裙樁，樁徑96in，入泥127m

2 設計重控情況

2.1 基本設計重控

組塊操作重選取24800MT，組塊極端重取整后22600MT用于導管架在位分析，導管架結構滿足要求。

2.2 詳設初期A3 版重控結果

詳細設計啟動后，各專業提供組塊重控以供導管架設計，發現詳設A3版重控超出了前期確定的導管架極限重量，具體見下表1。

表1 A3版重控匯總

表2 鉆機模塊基設與詳設A版及A1版的操作重與極端重對比

導管架依據A3版重控進行設計核算，計算時重量取整，重心±0.5m，即操作重26700MT，（-4.38，-0.76，33.0），極端重25500MT，（-4.58，-0.74，33.0），部分桿件uc接近或超過1.0，不滿足要求。

2.3 詳設A5 版重控核實及結果

A3版重量超出導管架設計極限后，項目組對組塊重量、重心持續優化，更新至A5版重控，并詳細分析了重量超出前期階段重量的原因，以確保最新重控的可靠性。

2.3.1 導致重量增加的方案變化

（1） 全壓設計方案

基設0A版較準0版井口管線調整為全壓設計；管匯變為2套22寸管匯，但其中超級雙相不銹鋼22寸10000psi的關斷閥、4寸以上DBB閥、管線極難采辦。 8”出油管線應力分析存在極大風險；考慮到采辦的可行性，詳設將管匯改為3套14”，出油管線也改為4”和6”，需要擴充甲板170m2。

全壓設計因管線、閥門等壓力等級升高、壁厚增加，管匯數量增加以及相應甲板擴充均導致重量增加，基本設計維持（0）版重控，沒有更新相應重量。

（2）橇塊線變化

撬塊范圍變化：因采辦策略調整，基本設計（0）版與基本設計B版相比，調整了容器設備的橇塊線，主要包括：分離器、換熱器等壓力容器。設備內的隔離閥、調節閥、BDV、PSV、流量計等工藝閥門和儀表設備均移至橇塊線外，導致配管和儀表專業重量增加，基本設計（0）版重控機械專業已減去了管線、儀表、閥門等重量，但配管和儀表專業未增加相應的重量。

橇塊線調整后，配管專業增重248噸，儀表專業增重81.57噸。

（3） 換熱器方案

基本設計（0）版換熱器估重偏輕，后基設提供更新版換熱器重量，與基設（0）版增重409噸，詳設估重與基設更新重量基本一致，較基設（0）版增重337噸。低溫換熱器方案按2臺估重。

（4）鉆機模塊

A3版重量超出導管架設計極限后，鉆機模塊1項目組也對其重量進行優化減重，分別提供了A版和A1兩版重控。

2.3.2 A5版重控與基設（0）版重控對比

通過核實梳理各專業重量，確認得出A5版重控操作重比基本設計（0）重1660噸。

2.3.3 詳設A5版重控導管架核算結果

（1） 詳設A5版重控折減

導管架依據A5版重控和設計規格書對設計重量進行折減，活荷載操作重量折減50%；除鉆修井重量外，極端荷載按照（操作重-干重）*0.75計算；鉆修井重量極端重量采用詳設A1版，西南井位。導管架計算重量操作重26009噸，極端重24391噸。

（2） A5版重控核算結果

根據此重控對原導管架進行核算，較多桿件uc值超過0.95，A1腿uc超1.0。

調整UC值較大的桿件壁厚，共增加21噸鋼材，調整后桿件應力在0.9左右，較為合理。

2.4 后續管控

通過優化重控，調整局部構件2壁厚，解決了重控超于導管架極限重量不滿足要求的問題，但后續要持續進行重量控制。

（1）各專業以A5版重量作為不可超越重量與重心，后續設計持續向有利于重量、重心條件的方向優化。

（2）后期在采辦設備時，業主和工程項目組需按照重控嚴格控制設備的重量。

（3）在招標過程中，及時將設備重量信息反饋給詳設項目組，便于詳設更新重控。

（4）對于已中標的廠家設備，要求廠家嚴格控制設備重量尺寸，不能超過投標時的重量尺寸。

3 結束語

此工程實例詳設初期發現組塊重量超過前期確定的導管架設計極限重量，導管架構件不滿足，增大導管架樁徑可以解決此問題，但鋼材量要大幅增加，且設計工期會顯著增加。導管架建造工期至少后移兩到三個月，對工程影響很大。因此聚焦對重量的核實和優化，特別是鉆機模塊的重量和一些大型設備設施的重量優化，經各設計方優化，將重量大幅降低，導管架僅進行了局部構件的調整解決了此問題，避免了導管架重新設計對項目工期的影響。因此，對于導管架設計，一旦出現后期重控超重的情況，最佳方案是采取措施降低重量，避免導管架設計的大方案變化。