平台新增大尺寸立管后安装技术论文
随着海洋石油业发展的需要和油田开采力度的增加, 不断有新建平台安装到海上。为了节约成本, 很多新建平台依托于原有的平台的油气处理和集输系统, 这就需要在既有平台上安装刚性立管, 以连接海底管道。
对于新建平台, 立管可以直接在陆地建造时建造在桩腿上, 对于已建平台立管的安装, 我们称之为“后安装”[1]。立管后安装通常分为两种安装方式, 一种是立管、管卡分开安装, 利用油气平台的吊机和下部空间, 通过绞车和临时吊点的辅助, 逐个安装立管卡子。当立管卡子初步就位后, 开始逐节接长立管并向下吊放, 立管依次通过相应位置的管卡时, 再通过倒链等工具调节立管卡子在导管架拉筋上的左右偏移和仰俯角, 使立管顺利穿引进小管卡;另一种是一管多卡的管卡一体安装, 是将多个立管卡子按照深浅顺序采用相邻分组的方式, 将多个立管卡子与立管按照其在导管架上的相对位置在水面上预先组装, 再整体吊装至安装位置, 然后在水下进行固定。按照此模式, 后续以浅的各组立管卡子依次安装[2]。
1 平台新增立管情况
为了节约成本, 新建平台生产的天然气通过海底管道输送到已存中心平台进行加工处理, 为此需要在已存平台增加立管。该立管安装项目具有如下特点: (1) 立管尺寸大。且为保护水面输气立管不被守护拖轮等船舶碰撞而引发损坏和事故, 靠近水面立管设计成弯管形式, 将立管从导管架外侧穿入至导管架内侧。 (2) 立管安装空间小。该立管与其他立管之间距离十分接近, 立管管卡安装位置的导管架拉筋空间狭小, 不利于管卡安装调整。 (3) 管卡多, 每个管卡一般重达2吨以上, 如下图1所示。 (4) 平台甲板空间有限, 并且可利用的甲板承受载荷较低, 需尽量减小甲板设施使用, 减小对平台的受力。
2 安装方案确定
综合考虑到立管安装项目特点, 采用了相对稳妥的立管、管卡分开安装的方式, 因为如果采用管卡一体安装方法, 将会有如下两点风险:
(1) 陆地组装阶段将管卡和立管连成整体, 如果在水下发生管卡相对位置和管卡角度不精确, 组合体与导管架桁架不服帖的现象, 此时将进退两难, 由于立管及管卡尺寸大、安装空间小, 水下进行管卡调整几乎不可能, 而要吊上水面重新调整风险更是巨大, 对项目而言风险成本难以承担。
(2) 这种安装方式给吊装带来很大难度。管卡重量大, 且角度不一样, 立管管卡组合体在甲板组装及吊装扶正时角度不易控制。由于受平台条件限制, 平台可支持辅助绞车受力有限, 只能尽量减少每次吊装载荷。而对于立管、管卡分开安装的方式, 以上两点风险将不存在。对于管卡同轴度不易保证这个问题, 通过陆地做好充分标记、改良水下测量方法等措施, 达到了良好的效果。
3 施工步骤
首先做好施工准备工作:
(1) 做好标记线。立管安装的重点是如何保证管卡的同轴度, 对于有弯管的立管来讲, 保证立管与管卡的相对角度也非常重要, 为此在陆地对立管和管卡做了多重标记线。立管标记中心线、高度线, 以便调整立管角度和测量立管高度;管卡标记中心线、角度线。
(2) 平台布场。为了提供立管吊装、穿入和位置调整, 在平台布置了2台绞车、3个绞车滑轮吊点用于立管及管卡的吊装和位置调整。导管架内部2个滑轮吊点用于第四段立管穿入及调整。各吊点需进行相应载荷测试, 以确定平台甲板载荷承受能力并做相应工字钢加固。
(3) 施工准备工作结束后, 进行管卡安装, 管卡安装分为饱和潜水和空气潜水安装, 利用饱和潜水支持船 (DSV) 、平台吊机及平台绞车配合下放管卡。潜水员利用手扳葫芦和倒链等工具, 加上平台绞车的配合, 精确进行管卡调整安装[3]。
(1) 在下放前, 管卡根据导管架倾角调平角度, 使水平角度稍稍比导管架倾角大, 方便管卡安装时依靠自重向下旋转, 减少潜水员水下调整时间; (2) 管卡吊装至预定位置后, 潜水员初步测量管卡安装位置, 使用高压水枪及液压打磨刷等工具清理干净导管架海生物。使用测量三角板 (用于消除导管架桁架焊缝等影响) 及量尺, 精确测量管卡安装位置并做好标记。下放管卡并把管卡导管架合页合拢, 潜水员使用倒链等工具调整管卡至安装位置。 (3) 提前在最深处管卡焊接U形环, 如下图2所示, 并首先安装最深处管卡, 根据测量在导管架上端安装拉线, 并穿过U形环, 末端使用配重拉紧拉线。当管卡中心线与拉线对齐, 则所有管卡处于同一铅垂线上;
(4) 使用角度尺贴在管卡内壁上, 调整管卡使水平尺水平, 则管卡角度与导管架倾角一致。
最后进行立管安装, 本次立管安装的饱和潜水支持船具备两台深沉补偿吊机, 因此立管吊装采用了双吊机同时水平提起, 通过两台吊机的下放深度的不同来扶正立管, 并与平台绞车配合使立管穿入管卡, 潜水员再细微调整立管位置并合上管卡, 紧固管卡螺栓完成立管安装。依照上述方法依次下放水深以浅立管, 并进行立管法兰连接紧固。
4 结语
在平台布场时, 除了用于立管、管卡吊装用的绞车外, 还布置了一台气动绞车。由于立管尺寸大, 相应的法兰螺栓及液压拉伸器尺寸重量也比较大, 潜水员徒手难以操作和搬动。将螺栓、液压拉伸器使用气动绞车下放至安装位置, 潜水员只需要调整螺栓穿入法兰孔即可, 而不需要搬动螺栓。
为了水下观察方便, 将立管标记线标粗为5cm。实际安装过程中, 标记线清晰可见。当条件允许时, 吊点设置在安装位置上方是最理想的;
如果条件允许, 全部管卡应当由平台吊机下放, 带有弯管的立管, 应该在弯管上下两端均设置限定管卡。为了更合理适应施工需求, 悬挂卡子预制时管卡合页和杆件分别预制, 等立管安装完成后再根据实际位置现场预制, 或者将管卡设计为可调节式管卡, 方便管卡安装。
本次立管安装项目是国内首次进行的大尺寸立管安装, 是同类新增立管安装工程当中比较复杂的一个案例。通过借鉴以往工程有益的经验, 并采用了若干创造性施工工艺, 克服各种困难, 一举获得成功。通过该立管安装项目的梳理、总计, 对以后类似新增立管安装工程具有较好的借鉴意义。
摘要：随着海洋石油业发展的需要和油田开采力度的增加, 不断有新建平台安装到海上。为了节约成本, 很多新建平台依托于原有的平台的油气处理和集输系统, 这就需要在既有平台上安装刚性立管, 以连接海底管道。本文介绍了平台新增直径22”大尺寸立管后安装方案, 该立管是国内首次进行的平台新增后安装大尺寸立管。通过该立管安装项目的梳理、总结, 吸取有益的经验, 具有非常重要的现实意义。
关键词：刚性立管,大尺寸,后安装
参考文献
[1] 费愚, 李晓睿, 陈立国, 等.立管卡子后安装方法应用介绍[J].城市建筑.2014.
[2] 韩长安, 潘东民, 李庆国, 等.导管架刚性立管后安装的一种方法[J].中国造船, 2014, 54 (增刊1) .
[3] 武海波, 成磊, 武斌斌, 等.立管卡子安装方法探讨[J].中国造船, 2010, 51 (增刊1) .