1、導管架海上安裝施工摘要：鋼制導管架式結構是目前海上油氣田使用最廣泛的一種平臺結構，它的優點是結構簡單、安全可靠、造價低廉、適應性強。在國外導管架平臺已有一百多年的歷史，與此相關的工藝技術十分成熟。在國內海洋石油開發起步較晚，相應的設備和技術與國外相比還很落后，導管架的作業局限于淺海領域，水深均不超過200米。我國的東海、南海蘊藏有豐富的油氣資源，隨著國內對海上油氣進一步的開發，迫切需要掌握深水導管架的安裝技術。本文將介紹國內導管架施工的一般方法和創新方法及使用實例。關鍵詞：導管架，分立式組裝，結構形式，吊裝，拖航一.緒論海洋平臺結構形式眾多，大致可以分為三大類：一類是浮式結構，結構主要靠自身的

2、浮力漂浮于海面，比如半潛式平臺；第二類是固定式結構，結構牢固地直接與海底連接，如導管架式平臺，重力式平臺等；第三類是順應式結構或稱半固半浮態結構，此類結構既處于漂浮狀態，底部又與海底相連（包括由張緊地錨索與海底相連的結構），如張力腿平臺,各類單點系泊和立管系統。目前大型深水導管架常用的海上安裝方法有兩種：一是吊裝，采用大型的浮吊作業，比如國外Saipem7000安裝有雙7000噸浮吊，起重能力達到14000噸，國內有藍疆號，起重能力是3800噸，二是滑移下水，下水駁船壓載傾斜一定角度，導管架在自身重力作用下克服摩擦力沿滑道運動入水。下水之后浮正方法也有兩種：一是通過浮吊鉤頭吊起，導管架底部注水

3、浮正，二是由導管架頂部浮筒提供浮力自浮正的方法。由于深水導管架重量遠遠超過現有浮吊起重能力，現今滑移下水自浮正的方法能克服這一難題；20世紀70年代初在國外己開始有在海上實施成功的先例，80年代初，相關的設計、安裝方法和數值模擬軟件已趨于成熟，隨著國內向海上深水油田的進一步開發，掌握這方面的安裝方法并使之應用于深水項目尤為重要。二.分立式組裝法海上采油平臺大噸位導管架高度為19.2m,最底部的中心'框架尺寸為25.92mx24m,因此，陸地預制時需采用分片立式組裝法，即主結構采用“分片預制，立式組裝”，井口胎架“分片預制、兩側同層同時安裝”的方法。此方法在滿足以上原則的同時，能夠最大限

4、度地提高各施工環節的工作效率，保證質量、安全和工期的需要。其主要特點包括:(1)合理利用人力資源、場地資源、設備資源，多點展開，提高勞動效率；(2)降低預制總高度，減少高空作業量；(3)陸地預制平面布置(導管架軸向)有利于靠船和裝船作業；(4)提高導管架的防腐涂裝作業效率；(5)有利于保證導管架附件安裝質量；(6)導管架海上吊裝就位時避免多次調整船位和重復吊裝，節省海上施工時間。導管架施工采用預制A、RC三個立面(見圖1),預制完成后再立片，完成AB、C立面之間水平橫撐、斜撐及層間菱形撐安裝，隨后完成立面導管安裝和附件的安裝(部分附件可穿插進行)。1主體結構效果先將ABC立面進行水平預制，無損

5、檢測完成并經業主、第三方檢驗單位、監理單位等檢驗完成后開始準備單片吊裝。組裝時，先進行Bc立面的組裝，完成后再進行A立面的組裝。導管架中心主框架組裝完成后，依次進行井口胎架組裝和立面導管安裝(見圖4)。單片吊裝前，在測量準確的水平撐管位置固定好攬風繩，并將其沿直線方向擺放在預固定位置，吊裝時使用兩臺150t履帶吊首先對c立面進行吊裝立片作業，在吊裝至樁靴后使用鋼絲繩和手拉葫蘆對其固定，并將導管架底部與樁靴加固。c立面固定后，150t履帶吊撤離，吊裝時面。單片索緊固定采用中25.4ram鋼絲繩和10t手拉葫蘆索緊，下部手拉葫蘆固定點選擇在滑塊(地錨)中心孔上，上部鋼絲繩固定點選擇在導管架上部橫撐

6、與導管的連接處。(1)單片立片時拖拉繩放足夠長，以利于吊裝(見圖5);(2)150t履帶吊確定行走路線和位置；聯合吊起四面單片；(4)地錨手拉葫蘆收緊拖拉繩并調整單片的角度達到設計位置。具體做法：吊車吊起單片構件使之直立；使用手拉葫蘆將鋼絲繩拉緊。鋼絲繩采用錨卡緊固，使用經緯儀、水準儀測量單片垂直度及水平橫撐水平度，利用調節千斤頂進行定位。單片的角度、位置調整好后，主導管與支座用肋板固定焊接；(5)150t吊車移位，吊B立面單片，方法同上；(6)吊車撤離，B立面主體單片吊裝完畢；(7)B、C兩片立完后，開始搭設腳手架，人員工作處滿鋪鋼跳板并綁扎牢固，工作區域要搭設護欄及外掛安全網。腳手架的搭設

7、既要保證安全，又要不妨礙構件的吊裝。腳手架要搭設攀爬斜梯(帶有護欄)；(8)立面自下而上依次加裝三層共6根水平橫撐；(9)B、C兩片立完后，進行A立面立片組裝，方法同上。三.浮托安裝的新型導管架海上中心處理平臺或多井口鉆井平臺導管架通常都具有超大型組塊，其安裝基本采用大型浮吊吊裝或大型駁船浮托安裝2種方式。位于我國渤海的有些油田，如錦州93油田海圖水深只有8.9m,難以滿足大型浮吊吊裝作業的水深要求。若將大型組塊分割成多塊后再利用小型浮吊完成吊裝，會增加海上連接調試等作業時間，大幅度增加海上施工費用，也影響到油田的投產時間，而且海底疏浚已經被越來越嚴格的環保要求所限制。浮托法作為一種成熟的大型

8、組塊的海上安裝方法1,在淺水區常規的導管架型式無法適用。以錦州93油田綜合調整項目中CEPDJ導管架設計為基礎，打破了渤海浮托平臺的常規模式，研發出了一種新型導管架型式，即大型組塊在2個小導管架間進行浮托作業。實踐證明，這種新型導管架型式不僅滿足了浮托安裝所需的大跨度通道，而且滿足了大型綜合平臺的支撐強度要求，從而為淺水區油田開發提供了一種新的方式。對于這種新型導管架，浮托法安裝時除靜力、地震、疲勞等在位分析必須滿足規范要求之外，還需完成裝船、拖航、吊裝、碰撞等關鍵技術分析(表1),其中導管架的吊裝是需要解決的最大難題。由圖可見，錦州93油田新型導管架在位狀態為2個相對獨立的四腿導管架，浮托平

9、臺安裝時對導管架的精度要求很高，2個導管架共8個支撐腿柱的高程及相對位置必須在嚴格的控制范圍內，以便于組塊與之完整對接。為解決此問題，在設計中采用了輔助吊裝框架。該吊裝框架具有以下幾個特點：(1)吊裝過程中能夠將2個導管架連接為整體，達到整體安裝。(2)為滿足淺水區浮吊吊高能力，吊點設置在水面以下，須配置液壓卡環。(3)框架構件本身要滿足吊裝計算的規范要求。(4)保障安裝完成的2個四腿導管架保持在同一水平面，確保浮托安裝時甲板組塊的精確就位。(5)該吊裝框架采用了水下為插尖套筒連接，水上為焊接的連接短樁(STUB),因此安裝及調平之后能夠較便捷地拆除。(6)吊裝框架設置在主軸外側，既不擠占槽口

10、空間和船舶空間，又方便切割；同時，該框架下端設置為套筒型式，有效避免了水下切割，提高了施工效率，消除了在氣溫較低的月份潛水工作的危險性。此外，錦州93油田新型導管架在設計中還采取了以下技術措施：(1)為保證駁船進退船的空間滿足要求，位于重冰區的導管架須將通道內的抗冰錐體后安裝。(2)靠船件及棧橋等附屬結構布置滿足浮托要求。(3)若采用先期打井，則浮托平臺井口區的構件須考慮與采油樹的安全避讓問題，盡量將工作甲板放置的設備與甲板置于進船方向的后側。當新型導管架安裝就位、樁與隔水套管安裝完畢、灌漿強度滿足要求后，首先將吊裝框架的上層水平構件連接切割(圖4),然后將主腿軸南北兩側連接立片框架的4個ST

11、U助割，再將輔助框架從套筒中提出移走；拆除完成后檢測鋼樁工作點標高處的跨距，進行組塊的浮托安裝。錦州93油田新型導管架型式輔助吊裝框架I出.3AuxilinrjliftingfrunieTorlhi?plutfurniinJZ9-3nilTield圖4錦州油田新型導管架安裝輔助框架拆除F%4RemovingtheauxiliaryliftingframeforthenewjacketpkdforminJZ9=3mJfMld四.導管架和組塊的吊裝與拖航吊裝吊點的形式目前工程建造中使用的吊點有2種：板式吊點和管子軸式吊點。它們在以往導管架和組塊的吊裝施工中都使用過，在結構物安裝完畢后一般被割除。考

12、慮到將來有可能用于搬遷組塊或平臺，筆者建議把吊點保留下來。如果把吊點設計成下潛式，使其低于甲板平面或布置在甲板邊緣或外側，就可避免切割。當被吊物體的質量較大時，可采用管子軸式吊點。這不僅可避免卡環承載能力的限制，而且可簡化對吊點板復雜構造形式的設計和其投影關系的計算，使枇杷頭增大受力狀態下的曲率半徑，使鋼絲繩在結點處受力更合理。吊點的布置與數量被吊結構物的吊點布置涉及3方面問題：(1)吊點的數量和住置這與結構物的吊裝質量、重心位置和結構形式有關，海洋工程結構吊裝中常用的吊點數量為4、6、8等幾種，依具體要求而定。(2)吊索的拉力吊索拉力如果較大，與吊點相鄰的桿件和局部構造需要特殊處理。(3)吊

13、索的長度規范規定吊索與吊點平面間的夾角應等于或大于60。，對此要視結構施工的具體情況而定，不能一概而論。例如，在綏中361油田n期工程井口平臺上部組塊吊裝中，原設計方案選用BH108船進行吊裝，由于施工時組塊質量增加了，后來改用上海打撈局的12rn;大力號浮吊完成了吊裝作業。這2艘浮吊的吊高存在很大差異，最大起重高度相差這樣一來，吊高就成了應解決的首要問題，調整吊索長度成為解決吊高不足的主要方法。吊裝質量大小的控制關于質量大小的控制，無論是結構設計質量，還是材料、設備等其他設計質量，原則上都應該是“概念設計包住基本設計，基本設計包住詳細設計，詳細設計包住加工設計”，隨著設計工作的進一步開展，吊

14、裝質量應一步步細化，愈來愈清楚。總之，基本設計的質量分配是不能輕易突破的，否則會造成對原定方案的修改，從而引發一系列的問題，使工作處于被動中。即使結構物(組塊)建造完工后可以稱量，所得的準確的組塊質量和重心位置，也只是用于確認浮吊的最大起重能力或起重前的限制質量。如果稱量結果與原設計值相差較大，那么對原設計的吊裝分析就需要重新校核。這樣不僅影響工程進度，而且可能使原設計的吊裝方案無法實施。拖航拖航力是一種往復周期性荷載，如果拖航的時間、航程比較長，那么這種荷載是不容忽視的。國外曾有深水導管架拖航還沒拖到就位現場，某些構件的焊縫就出現裂紋，其中有些是風振疲勞損傷的事例。目前對渤海海域內拖航有2種

15、分析方法：一種是簡化成準靜力的計算方法，采用保守的10/20方法計算拖航力；另一種是使用OSCAR序先計算出船舶的運動特性，然后再計算拖航力。2種方法的計算結果表明，在相同的環境條件下，用第1種方法求得的拖航作用力比用第2種方法大。在環境數據不全或沒有環境數據的情況下。用10/20方法進行拖航分析，既簡便，又可靠。實際上在渤海海域內拖航，一般只需兩三天就到達施工現場；即使趕上大風天氣，將駁船拖離現場到港灣或淺水區避風，用1晝夜的航行時間也就夠了。由于航程短，對結構物不作詳細的疲勞分析是可行的，也就是說，在渤海海域內進行拖運作業，結構物不會出現疲勞問題；但需要考慮以下3點：(1)結構物裝船后除原

16、設計的支撐外還要增加輔助支撐，其目的在于加強連接、固定，但這要經過整體分析來確定；因為改變原設計結構支撐的布置，作用力就會重新分布，這對結構物(導管架或組塊)不一定有益。(2)要注意連接點的固定和支撐墊堆的設置。在吊裝與拖航施工中，每個階段都有其各自的關鍵點。如詳細設計階段，關鍵點為平臺結構所具備的承受外力的能力；施工設計階段，關鍵點為施工過程和施工設備的安全；拖航階段，關鍵點為船體的強度和連接固定點的安全(尤其對外租駁船或不是用于運輸大件一一組塊和導管架的專用駁船)。(3)關注質量大小不準確系數的選用。對同一導管架或組塊無論是吊裝還是拖航，選用的質量不準確系數是一樣的。這里包括2部分內容：一

17、是不可預計的質量，二是原設計數據的放大或發展。4.3結論與建議(1)吊點數量的選擇，要根據具體條件而定。吊點少，受力簡單，但各吊點受力大，因此強度要求高。如果適當地增加吊點的數量，可緩解這一矛盾。(2)拖航施工分析的重點，是駁船的強度校核和墊堆、固定點的設計。(3)進行吊裝分析，需適當考慮動力放大系數與質量大小等級的對應關系。(4)需保留吊點時，把吊點布置在不影響后續工作的位置，即可省去海上切割吊點作業，又可將吊點用于以后的整體結構搬遷。(5)組塊整體稱量通常發生在最后的完工階段，這樣做會把問題壓到最后考慮，而屆時又來不及進行；最好各專業實行質量大小分配和控制；質量大小不清楚的設備或散料則全部稱量后再上平臺施工。(6)隨著組塊整體質量的增加，吊點的預制和其厚板的焊接問題會愈來愈突出。應研制出專用設備進行厚板焊接前后的熱處理。參考文獻.王文科，深水導管架的海上安裝設計分析學位論文碩士2006.牛煜.湯海東.王紹智.唐元海上采油平臺大噸位導管架采用分