番禺油田配重塊修復(fù)及導(dǎo)管架檢測工程

文/交通運(yùn)輸部上海打撈局 姜大正

1 項(xiàng)目簡介

番禺油田位于香港以南大約 200公里的南中國海海域。其由兩個(gè)生產(chǎn)平臺(tái)和一個(gè)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)錨泊的 FPSO（HYSY111）組成。開采出來的石油通過海底硬管，管匯基盤和兩根輸油軟管從生產(chǎn)平臺(tái)傳輸?shù)接洼喩稀?010年 4月，對HYSY111單點(diǎn)系統(tǒng)系泊腿的一次ROV掃測顯示系泊腿的上鋼纜段某些部位存在著斷絲和松股的情況，在上錨鏈段存在著配重塊掉落的情況，2011年臺(tái)風(fēng)季節(jié)之前需要進(jìn)行松股/斷絲處綁扎和重新安裝配重鏈(塊)等工作。

由于 FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)水下重新安裝新的配重塊技術(shù)難度高，風(fēng)險(xiǎn)大，施工單位上海打撈局的技術(shù)人員與業(yè)主方反復(fù)溝通、論證，創(chuàng)造性地提出使用飽和潛水在 9根系泊鏈配重塊丟失的位置上安裝相同重量的單根配重鏈的方案。這也是國內(nèi)外首次對單點(diǎn)系泊系統(tǒng)進(jìn)行水下配重鏈安裝的工程。

在現(xiàn)場施工中，需要安裝的 9根配重鏈都是超常規(guī)尺寸的特制錨鏈，最長的單根配重鏈約76米，總重47噸；連接卸扣單個(gè)重約 136公斤，僅銷子就重 33公斤。本次工程 9根配重鏈共需安裝 58個(gè)連接卸扣。同時(shí)，由于 200米飽和潛水系統(tǒng) SDC一次只能由一名潛水員出潛，這也增加了水下安裝工作的難度?，F(xiàn)場施工中對于超常規(guī)錨鏈及卸扣的鋪放、安裝方法及飽和潛水的長時(shí)間連續(xù)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)等都具有很高的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

番禺油田的 PY4-2和 PY5-1導(dǎo)管架平臺(tái)于 2003年投入生產(chǎn)，目前已生產(chǎn) 8年，需要對兩個(gè)平臺(tái)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)檢測以判斷其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及壽命。主要工作包括：電位探頭校正、海底沖刷檢測、ACFM檢測、CVI檢測、GVI檢測及海生物測厚等。

兩個(gè)平臺(tái)的檢測點(diǎn)及位置由業(yè)主提供，從 -107.5m到-43.5m水深共94個(gè)測點(diǎn)。飽和潛水員需要變換4個(gè)飽和深度進(jìn)行不同深度位置的檢測。這是我國飽和潛水首次進(jìn)行一次工程變飽和深度的作業(yè)項(xiàng)目。

兩次工程現(xiàn)場施工共歷時(shí)75天，在油田和FPSO不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行施工。上海打撈局華威公司 DP2大馬力三用拖輪“華鵬”首次被用作 200米飽和潛水支持船。200米飽和潛水系統(tǒng)保持 1800小時(shí)連續(xù)作業(yè)無重大設(shè)備故障，共下放 71鐘，有效工作時(shí)間 1000小時(shí)，創(chuàng)造了我國飽和潛水連續(xù)作業(yè)的新紀(jì)錄。同時(shí)，上海打撈局局150HP工作級(jí)ROV（Remote Operated Vehicle）也是首次用于海上作業(yè)，有效作業(yè)時(shí)間約550小時(shí)，按要求完成了兩個(gè)工程預(yù)調(diào)查、協(xié)助 9根配重鏈鋪放、完工調(diào)查等工作。

2 施工方案及過程

2.1 施工方案

目前單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的應(yīng)用在海洋石油領(lǐng)域越來越廣泛，針對單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的維修項(xiàng)目也逐漸增多。對于單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的安裝和維修大多數(shù)情況下是在工程船舶上連接后鋪放到海底。此次 HYSY111單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的維修是在不影響油田生產(chǎn)的情況下利用飽和潛水員在海底進(jìn)行，相對于其他類似工程更具挑戰(zhàn)性，同時(shí)保證了油田的正常生產(chǎn)，為業(yè)主節(jié)約了工程成本。

對于單點(diǎn)系泊系統(tǒng)丟失配重塊的維修，傳統(tǒng)方法主要考慮重新安裝新的配重塊，但要在單點(diǎn)系統(tǒng)不解脫情況下在水下重新安裝6.7噸重、配合精度高的配重塊，難度及風(fēng)險(xiǎn)較大。2003年 HYSY111單點(diǎn)系統(tǒng)的安裝工程中，所有配重塊都是在工程船的甲板上由 6-8名施工人員借助叉車等工具安裝好。而此次飽和潛水每次只能一人出潛工作，局限性和作業(yè)難度都非常大。

經(jīng)我局技術(shù)人員與業(yè)主反復(fù)溝通、論證，創(chuàng)造性地提出在 9根系泊鏈配重塊丟失的位置上安裝相同重量的單根配重鏈的方案（如圖 1），此方法在不改變系泊系統(tǒng)原特性的情況下，降低了水下施工的難度，確保了在系泊系統(tǒng)不解脫情況下工程的進(jìn)度。此項(xiàng)目是對單點(diǎn)系統(tǒng)配重塊維修方法的創(chuàng)新，也是國內(nèi)外首次對單點(diǎn)系泊系統(tǒng)進(jìn)行水下配重鏈安裝的工程。

HYSY111配重塊修復(fù)項(xiàng)目中，我局的工作范圍：

1. 配重鏈設(shè)計(jì)、詳細(xì)施工方案設(shè)計(jì)；

2. 提供飽和潛水支持船；

3. 提供飽和潛水設(shè)備和水下作業(yè)工具設(shè)備；提供ROV進(jìn)行輔助調(diào)查及配重鏈鋪放；

4. 提供現(xiàn)場施工管理及施工人員來完成水底維修、檢測工作；

5. 固定鋼纜上的松股和斷絲部位，防止損壞部位進(jìn)一步擴(kuò)大，將多余的斷絲部分修剪掉；

6. 在9條錨鏈上的配重塊缺失位置安裝配重鏈。

導(dǎo)管架檢測項(xiàng)目的測點(diǎn)范圍及位置由業(yè)主提供，主要工作范圍包括：

（1）電位探頭校正（共19處）；

（2）導(dǎo)管架海底沖刷檢測（共16處）；

（3）群樁剪力板ACFM檢測（共16處）；

（4）海生物測厚（共8處）；

（5）超許用應(yīng)力關(guān)鍵桿件、節(jié)點(diǎn)區(qū)域CVI/GVI檢測（共15處）；

（6）低壽命疲勞節(jié)點(diǎn)CVI檢測（共6處）；

（7）低壽命疲勞節(jié)點(diǎn)焊縫ACFM檢測（共14處）。

現(xiàn)場施工中，施工人員根據(jù)巡回潛水表合理安排不同深度測點(diǎn)的檢測順序，分別在 4個(gè)不同飽和深度對 94個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行檢測，對兩個(gè)平臺(tái)相似深度進(jìn)行交叉作業(yè)，提高了作業(yè)效率，提前完成工程，得到了業(yè)主的一致好評(píng)，為我國飽和潛水進(jìn)行類似檢測作業(yè)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2.2 施工過程

番禺工程使用上海打撈局 DP2多用工作船“華鵬”作為飽和潛水支持船，海洋石油623作為150HP工作級(jí)ROV的工作母船，同時(shí)作為 9根配重鏈的運(yùn)輸、鋪放船，另有三艘大馬力拖輪作對HYSY111進(jìn)行拖尾限位。2011年4月24日-27日我局飽和潛水及 ROV設(shè)備在深圳赤灣基地裝船、調(diào)試。4月 28日至 6月 14日為 HYSY111配重塊修復(fù)項(xiàng)目海上施工階段，6月15日至7月3日為PY4-2/5-1項(xiàng)目海上施工階段。具體包括以下階段：

1. HYSY623上 ROV對單點(diǎn)系泊系統(tǒng) 9根錨腿進(jìn)行預(yù)調(diào)查；

2. 飽和潛水員隨著加壓深度的增加，分別完成單點(diǎn)系泊系統(tǒng)上鋼纜已發(fā)現(xiàn)的松股斷絲的處理，共綁扎 14處，剪斷斷絲16根；

3. 潛水員對原系泊鏈指定鏈環(huán)進(jìn)行標(biāo)記，為配重鏈鋪放及潛水員安裝做準(zhǔn)備；

4. HYSY623裝運(yùn) 4#、5#、6#、7#到達(dá)現(xiàn)場，分別鋪放到系泊鏈附近指定位置，潛水員分別連接配重鏈兩端到系泊鏈指定鏈環(huán)上；HYSY623返航裝運(yùn)剩余5根配重鏈；

5. HYSY623返航期間，飽和潛水員繼續(xù)連接配重鏈中間的卸扣；

6. HYSY623裝運(yùn)剩余 5根配重鏈返回，分別鋪放到指定位置；潛水員連接5根配重鏈兩端到系泊鏈指定鏈環(huán)；

7. 潛水員安裝所有配重鏈的剩余中間卸扣；

8. 期間潛水員完成 3#、6#及 9#吸力錨的壁厚檢測、系泊鏈徑測量、5-1電纜檢測、中水浮筒及PLET基盤的檢測；

9. ROV進(jìn)行配重塊修復(fù)工程的完工調(diào)查10. ROV預(yù)調(diào)查PY4-2/5-1兩個(gè)平臺(tái)；11. 潛水員在 95米飽和深度先后檢測 5-1和 4-2平臺(tái)-107.5～93.5米范圍內(nèi)的測點(diǎn)；

12. 潛水員減壓到 78米，先后檢測 4-2和 5-1平臺(tái)-84.3～-70米范圍內(nèi)的測點(diǎn)；

13. 潛水員減壓到 63米，先后檢測 5-1和 4-2平臺(tái)-70～59米范圍內(nèi)的測點(diǎn)；

圖1 配重鏈與系泊鏈連接方式

圖2 施工現(xiàn)場飽和潛水與ROV作業(yè)

14. 潛水員減壓到 42米，對 4-2平臺(tái)最后兩個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行檢測；

15. 潛水員減壓出艙；華鵬、HYSY623及所有設(shè)備復(fù)原，工程結(jié)束。

3 工程創(chuàng)新點(diǎn)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

HYSY111配重塊修復(fù) &導(dǎo)管架平臺(tái)檢測項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)包括：

1.在油田及 FPSO不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行單點(diǎn)系統(tǒng)的維修及平臺(tái)的檢測，為業(yè)主節(jié)約了時(shí)間及成本；

2.針對配重塊丟失的單點(diǎn)系統(tǒng)的修復(fù)，創(chuàng)造性的提出了安裝單根相同重量的配重鏈的方案，此方案并未改變單點(diǎn)系統(tǒng)的原有特性，而配重效果相對優(yōu)于原配重塊的設(shè)計(jì)，同時(shí)也方便了在單點(diǎn)系統(tǒng)不解脫情況下的水下安裝，得到了業(yè)主和原設(shè)計(jì)方的肯定和高度評(píng)價(jià)。

3.200 米飽和潛水系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行75天，共下放90鐘，無重大設(shè)備及安全事故，同時(shí)本次工程的總下鐘量超過了以往我國所有飽和潛水的總和，創(chuàng)造了我國飽和潛水連續(xù)作業(yè)的新紀(jì)錄；

4.9 根配重鏈都是超常規(guī)尺寸和重量的特制錨鏈，為了準(zhǔn)確將其鋪放到位，工程人員創(chuàng)新方法，通過適當(dāng)綁扎縮短配重鏈長度，先連接配重鏈一端后重新鋪放等方法，保證了鋪放的精度。同時(shí)合理安排鋪放和安裝順序，縮短了潛水員調(diào)整配重鏈位置及安裝卸扣的時(shí)間，對于今后此類作業(yè)有較大推廣價(jià)值；

5.為了能夠高效的安裝 58個(gè)較大尺寸及重量的卸扣，工程人員合理計(jì)劃安裝順序，針對懸空及地面不同位置的卸扣分別設(shè)計(jì)了不同的安裝方法，最終提前完成所有卸扣的連接工作，施工方法值得推廣和借鑒；

6.對于工程中卸扣銷子的鎖緊問題，工程人員采用獨(dú)特的末端中空設(shè)計(jì)，在螺帽安裝好后，潛水員使用我局特制的液壓工具將銷子末端壓扁變形，使螺帽永久鎖緊。此特殊設(shè)計(jì)避免了保險(xiǎn)銷水下易腐蝕脫落的弊端，保證了螺帽的鎖緊，具有很高的實(shí)用和推廣價(jià)值；

7.導(dǎo)管架檢測項(xiàng)目中，潛水員分別在 4個(gè)飽和深度進(jìn)行94個(gè)不同測點(diǎn)的測量，這是我國飽和潛水首次在一次工程中進(jìn)行多次變深作業(yè)；

8.本次工程首次使用多用工作船 -華鵬作為飽和潛水支持船。

同時(shí)兩次工程還存在一些問題需要提高和改進(jìn)，以進(jìn)一步提升我局在海洋工程領(lǐng)域的服務(wù)質(zhì)量和聲譽(yù)，主要包括：

1.現(xiàn)場施工中如能增加除泥設(shè)備、液壓臍帶滾筒（可帶電纜）、甲板 A架等設(shè)備和工具將會(huì)更加提高工作效率，減少作業(yè)時(shí)間；

2.部分設(shè)備、工具在使用前未做充分的準(zhǔn)備和測試，備件準(zhǔn)備不充足，設(shè)備故障影響現(xiàn)場作業(yè)的進(jìn)展。應(yīng)在平時(shí)做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，在施工前充分估計(jì)海上施工中的困難。

3.施工船舶和設(shè)備資源的優(yōu)化。本次工程使用多用工作船華鵬作為飽和潛水支持船，使用HYSY623作為ROV工作母船及錨鏈鋪放船，動(dòng)用了較多船舶資源。國外的大型工程船可以同時(shí)作為飽和潛水及 ROV工作母船，還有富余甲板面積裝運(yùn)配重鏈等設(shè)備，同時(shí)船上具有150～300T的吊機(jī)或尾吊，對于類似工程一條船即可滿足作業(yè)要求。上海打撈局局即將投入使用的 DSV“深潛號(hào)”即具備此能力，對于以后此類工程更有競爭力。

4 展望

隨著海上石油的開發(fā)，F(xiàn)PSO及其單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的數(shù)量也逐漸增加，尤其是我國南海海域有較多采用單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的油田，維護(hù)和修理工程必將不斷增加。此次番禺油田FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)配重塊的修復(fù)工程實(shí)踐，對于今后其他配重塊的修復(fù)工程提供了值得借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)。尤其是在配重塊丟失的位置安裝單根相同重量的配重鏈的方案，在方便水下施工的情況下未改變單點(diǎn)系統(tǒng)的特性，對于今后單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維修工程有個(gè)較大的實(shí)用和推廣價(jià)值。導(dǎo)管架檢測項(xiàng)目也是我國飽和潛水第一次進(jìn)行類似大深度、變深度的檢測工作，增加了飽和潛水員及工程人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對以后類似工程有很好的借鑒意義。

兩次工程在保證施工安全和質(zhì)量的前提下，都提前完成了工作，受到業(yè)主的高度評(píng)價(jià)。同時(shí)也為上海打撈局及飽和潛水作業(yè)在海洋工程領(lǐng)域贏得了較高聲譽(yù)，也為我國海洋石油開發(fā)及水下工程的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。