內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點系泊系統(tǒng)解脫施工方案研究

王明龍 林華春

中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司 廣東 湛江 524057

隨著海上油氣勘探與生產(chǎn)的不斷發(fā)展，越來越多的浮式生產(chǎn)儲存卸油船舶6FPSO被部署在海上進行石油生產(chǎn)。然而，這些FPSO在運營期間可能需要進行維修、保養(yǎng)、檢查或重新部署等作業(yè)，這就需要對其進行單點解脫作業(yè)。單點解脫作業(yè)是在確保安全的前提下對FPSO進行必要維護和操作的重要步驟。它要求合適的設(shè)備、專業(yè)知識和詳細的計劃，以確保作業(yè)的順利進行和成功完成。

以南海某油田的FPSO為例開展FPSO解脫方案研究，該FPSO的設(shè)計壽命一般為25年，但船體油漆的壽命最大為10到15年，因此，在連續(xù)在海上服役到油漆極限后后須從海上解脫進入船廠塢修。南海某油田FPSO基本參數(shù)如表1所示。

1 內(nèi)轉(zhuǎn)塔式系泊系統(tǒng)簡介

單點系泊系統(tǒng)是一套內(nèi)可解脫的永久系泊內(nèi)轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)，水下系泊系統(tǒng)共 9 條錨腿，分成 3組互成 120°，每組 3 條錨腿。每條錨腿的組成包括上鋼纜、上錨纜、下鋼纜、下錨鏈、樁錨結(jié)構(gòu)等組成。該系泊系統(tǒng)包括海底基盤系統(tǒng)、柔性立管、動態(tài)電纜、錐形浮筒、內(nèi)轉(zhuǎn)塔、滑環(huán)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、STP 浮筒鎖緊機構(gòu)、導(dǎo)向滾輪、浮筒提升絞車和各種公用系統(tǒng)等組成[1]。內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點系泊系統(tǒng)水下布置圖如圖1所示，內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點系泊系統(tǒng)部分船上設(shè)備如圖2所示。

圖1 內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點系泊系統(tǒng)水下布置

圖2 FPSO單點系泊系統(tǒng)船體布置

2 解脫作業(yè)前準備

在進行單點解脫作業(yè)之前，首先需要進行規(guī)劃和準備工作，分析解脫作業(yè)的可行性和潛在風(fēng)險，并制定相應(yīng)的解脫作業(yè)計劃。在解脫作業(yè)前需要對設(shè)備功能測試與維修，提前準備施工資源，并確定滿足施工的前提條件。

2.1 設(shè)備功能測試與維修

單點系泊系統(tǒng)在FPSO上是一個比較特殊的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的大部分設(shè)備在完成與船體連接后的生產(chǎn)運營階段不會頻繁使用。在FPSO解脫前需要對所有設(shè)備進行測試維保，尤其涉及液壓動力站、手動液壓站、浮筒提升系統(tǒng)、頂升滑移系統(tǒng)、STP 浮筒鎖緊系統(tǒng)以及單點艙給排水系統(tǒng)。在進行設(shè)備功能測試前，要先對設(shè)備的滑油、濾芯、軟管等容易老化的材料進行更換，并制定全面的測試計劃和嚴格的質(zhì)量控制程序，以檢測設(shè)備的各項功能和性能指標。除了基本的啟動、關(guān)閉、指示燈和顯示等功能，我們還會對設(shè)備的核心功能、安全性能、穩(wěn)定性和可靠性進行全面評估。本次FPSO解脫施工作業(yè) 根據(jù)實際情況在解脫前三個月和解脫前一周進行多次測試，解脫前三個月的測試防止出現(xiàn)維修困難設(shè)備的損壞情況，留出維修時間，解脫前一周進行多次測試是對設(shè)備進行充分運轉(zhuǎn)使設(shè)備達到最佳狀態(tài)。

2.2 施工資源

通過提前梳理準備充足的施工資源，包括專業(yè)的管理團隊及施工隊伍、專業(yè)的電纜拆裝作業(yè)隊伍、單點廠家技術(shù)支持團隊、足夠的拖輪資源和必要工具，以及精準的定位技術(shù)和設(shè)備[2]。在具體的施工過程中，施工資源的運用也是非常關(guān)鍵的。例如，在海上解脫作業(yè)時，管理團隊需要充分了解和掌握施工區(qū)域的海洋環(huán)境、水文氣象等信息，根據(jù)實際情況調(diào)整施工方案和資源分配。在拆裝過程中，拆裝作業(yè)隊伍需要嚴格遵守操作規(guī)程，避免損壞電纜和設(shè)備，同時要確保拆裝效率和安全性。單點廠家技術(shù)支持團隊則可以為施工隊伍提供技術(shù)支持和指導(dǎo)，幫助解決施工過程中可能遇到的技術(shù)難題。在未來的海上解脫施工作業(yè)中，應(yīng)更加重視施工資源的準備和運用，以確保項目的順利進行和成功實施。

2.3 施工條件

當(dāng)執(zhí)行海上解脫施工作業(yè)時，必須對海況條件進行評估并采取相應(yīng)的措施以確保安全。根據(jù)單點廠家建議并結(jié)合以往施工經(jīng)營，分離堆棧與浮筒的施工作業(yè)海況不得超過有效波高2m，風(fēng)速10m/s，適度海流0.5m/s。此外，在下放浮筒的施工作業(yè)海況不得超過1.5m有效波高，風(fēng)速10m/s，同時存在適度海流0.5m/s。

為確保作業(yè)安全，制定了以下決策標準：需要有至少6h以上的良好天氣窗口，以保證操作的連續(xù)性。拖輪的限位能力必須符合要求，以確保能夠應(yīng)對當(dāng)前海況，并保持艏向控制的精度在±5°之內(nèi)。在單點浮筒釋放階段，月池中心位置的移動范圍應(yīng)控制在±5m以內(nèi)，以確保操作安全。在作業(yè)開始前綜合考慮當(dāng)前的天氣情況和拖輪能力，在滿足以上條件時決定作業(yè)時間。

3 解脫作業(yè)

3.1 設(shè)備拆除

解脫作業(yè)中的一個重要步驟是拆除工藝系統(tǒng)，以便提供空間進行解脫操作。這涉及拆除浮筒上端與轉(zhuǎn)塔連接的工藝管線及海纜，拆除收發(fā)球筒和海纜接線箱等設(shè)備，以及拆除單點艙內(nèi)妨礙滑環(huán)堆棧頂升滑移的附件，例如旋轉(zhuǎn)平臺支撐結(jié)構(gòu)、爬梯、通道和格柵板等。

3.2 FPSO 限位方案

船舶限位是將FPSO準確控制在所需位置[3]。定位需要經(jīng)驗豐富的船長根據(jù)定位監(jiān)測系統(tǒng)的信息，統(tǒng)一指揮主拖輪、輔助拖輪對FPSO的控制。在FPSO解脫作業(yè)期間有兩次比較關(guān)鍵的限位。

其一，是在單點浮筒支撐法蘭螺栓拆除時，需要實現(xiàn)單點軸承不發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，采用的艏向限位方式如圖3所示。

圖3 FPSO艏向限位示意

其二，是準備釋放單點浮筒時，主拖在FPSO船艏、艉拖在船艉、輔助定位拖輪在船艏側(cè)方限制FPSO單點月池位置，采用的限位方式見圖4。

圖4 FPSO月池限位示意

3.3 頂升滑移

堆棧頂升滑移是解脫作業(yè)中另一個關(guān)鍵作業(yè)，其主要目的是將單點滑環(huán)堆棧滑移到單點艙一側(cè)，為浮筒下放創(chuàng)造空間。該系統(tǒng)包括液壓頂升滑移缸、滑移液壓缸和提供動力的液壓站等組件。

通過操作液壓缸，可以將滑環(huán)堆棧頂升并滑移到所需位置，為解脫作業(yè)提供充足的空間。堆棧頂升滑移系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用需要考慮到頂升和滑移的平穩(wěn)性和控制精度，以及系統(tǒng)的可靠性和安全性。

3.4 浮筒下放

FPSO保持在安全的系泊位置后，限位拖輪就位并在實施浮筒下放作業(yè)前開始限位。FPSO船艏吃水調(diào)整完成后對單點艙進行充水，當(dāng)船艙水位與海平面持平后可以進行單點浮筒下放作業(yè)，將提升纜繩全部釋放完畢后，單點解脫作業(yè)也順利結(jié)束了。在整個作業(yè)過程中，需要持續(xù)進行安全措施和檢查，以確保人員和設(shè)備的安全。監(jiān)測和記錄FPSO的位置、船舶姿態(tài)、拖纜張力等參數(shù)，以便及時調(diào)整和采取必要的安全措施。

4 結(jié)束語

解脫作業(yè)是一項存在一定風(fēng)險和挑戰(zhàn)的任務(wù)，因此進行全面的風(fēng)險評估并采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對策略非常重要。經(jīng)過實踐驗證本技術(shù)方案切實可行，通過前期充分的計劃及合理安排可以有效降低施工風(fēng)險和縮短施工周期[4]。本文對南海FPSO解脫作業(yè)中的關(guān)鍵節(jié)點進行分析研究，為后續(xù)內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點系泊系統(tǒng)的FPSO解脫作業(yè)項目提供參考。