平臺新增大尺寸立管后安裝技術(shù)

魏行超 湯炳然 蔡長松 駱承樹 林守強(qiáng)(海洋石油工程股份有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518067)

隨著海洋石油業(yè)發(fā)展的需要和油田開采力度的增加，不斷有新建平臺安裝到海上。為了節(jié)約成本，很多新建平臺依托于原有的平臺的油氣處理和集輸系統(tǒng)，這就需要在既有平臺上安裝剛性立管，以連接海底管道。

對于新建平臺，立管可以直接在陸地建造時(shí)建造在樁腿上，對于已建平臺立管的安裝，我們稱之為“后安裝”[1]。立管后安裝通常分為兩種安裝方式，一種是立管、管卡分開安裝，利用油氣平臺的吊機(jī)和下部空間，通過絞車和臨時(shí)吊點(diǎn)的輔助，逐個(gè)安裝立管卡子。當(dāng)立管卡子初步就位后，開始逐節(jié)接長立管并向下吊放，立管依次通過相應(yīng)位置的管卡時(shí)，再通過倒鏈等工具調(diào)節(jié)立管卡子在導(dǎo)管架拉筋上的左右偏移和仰俯角，使立管順利穿引進(jìn)小管卡；另一種是一管多卡的管卡一體安裝，是將多個(gè)立管卡子按照深淺順序采用相鄰分組的方式，將多個(gè)立管卡子與立管按照其在導(dǎo)管架上的相對位置在水面上預(yù)先組裝，再整體吊裝至安裝位置，然后在水下進(jìn)行固定。按照此模式，后續(xù)以淺的各組立管卡子依次安裝[2]。

1 平臺新增立管情況

為了節(jié)約成本，新建平臺生產(chǎn)的天然氣通過海底管道輸送到已存中心平臺進(jìn)行加工處理，為此需要在已存平臺增加立管。該立管安裝項(xiàng)目具有如下特點(diǎn)：(1)立管尺寸大。且為保護(hù)水面輸氣立管不被守護(hù)拖輪等船舶碰撞而引發(fā)損壞和事故，靠近水面立管設(shè)計(jì)成彎管形式，將立管從導(dǎo)管架外側(cè)穿入至導(dǎo)管架內(nèi)側(cè)。(2)立管安裝空間小。該立管與其他立管之間距離十分接近，立管管卡安裝位置的導(dǎo)管架拉筋空間狹小，不利于管卡安裝調(diào)整。(3)管卡多，每個(gè)管卡一般重達(dá)2 噸以上，如下圖1 所示。(4)平臺甲板空間有限，并且可利用的甲板承受載荷較低，需盡量減小甲板設(shè)施使用，減小對平臺的受力。

2 安裝方案確定

綜合考慮到立管安裝項(xiàng)目特點(diǎn)，采用了相對穩(wěn)妥的立管、管卡分開安裝的方式，因?yàn)槿绻捎霉芸ㄒ惑w安裝方法，將會有如下兩點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)：

(1)陸地組裝階段將管卡和立管連成整體，如果在水下發(fā)生管卡相對位置和管卡角度不精確，組合體與導(dǎo)管架桁架不服帖的現(xiàn)象，此時(shí)將進(jìn)退兩難，由于立管及管卡尺寸大、安裝空間小，水下進(jìn)行管卡調(diào)整幾乎不可能，而要吊上水面重新調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)更是巨大，對項(xiàng)目而言風(fēng)險(xiǎn)成本難以承擔(dān)。

(2)這種安裝方式給吊裝帶來很大難度。管卡重量大，且角度不一樣，立管管卡組合體在甲板組裝及吊裝扶正時(shí)角度不易控制。由于受平臺條件限制，平臺可支持輔助絞車受力有限，只能盡量減少每次吊裝載荷。而對于立管、管卡分開安裝的方式，以上兩點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)將不存在。對于管卡同軸度不易保證這個(gè)問題，通過陸地做好充分標(biāo)記、改良水下測量方法等措施，達(dá)到了良好的效果。

3 施工步驟

首先做好施工準(zhǔn)備工作：

(1)做好標(biāo)記線。立管安裝的重點(diǎn)是如何保證管卡的同軸度，對于有彎管的立管來講，保證立管與管卡的相對角度也非常重要，為此在陸地對立管和管卡做了多重標(biāo)記線。立管標(biāo)記中心線、高度線，以便調(diào)整立管角度和測量立管高度；管卡標(biāo)記中心線、角度線。

(2)平臺布場。為了提供立管吊裝、穿入和位置調(diào)整，在平臺布置了2 臺絞車、3 個(gè)絞車滑輪吊點(diǎn)用于立管及管卡的吊裝和位置調(diào)整。導(dǎo)管架內(nèi)部2 個(gè)滑輪吊點(diǎn)用于第四段立管穿入及調(diào)整。各吊點(diǎn)需進(jìn)行相應(yīng)載荷測試，以確定平臺甲板載荷承受能力并做相應(yīng)工字鋼加固。

(3)施工準(zhǔn)備工作結(jié)束后，進(jìn)行管卡安裝，管卡安裝分為飽和潛水和空氣潛水安裝，利用飽和潛水支持船(DSV)、平臺吊機(jī)及平臺絞車配合下放管卡。潛水員利用手扳葫蘆和倒鏈等工具，加上平臺絞車的配合，精確進(jìn)行管卡調(diào)整安裝[3]。

圖1 管卡類型

①在下放前，管卡根據(jù)導(dǎo)管架傾角調(diào)平角度，使水平角度稍稍比導(dǎo)管架傾角大，方便管卡安裝時(shí)依靠自重向下旋轉(zhuǎn)，減少潛水員水下調(diào)整時(shí)間；②管卡吊裝至預(yù)定位置后，潛水員初步測量管卡安裝位置，使用高壓水槍及液壓打磨刷等工具清理干凈導(dǎo)管架海生物。使用測量三角板(用于消除導(dǎo)管架桁架焊縫等影響)及量尺，精確測量管卡安裝位置并做好標(biāo)記。下放管卡并把管卡導(dǎo)管架合頁合攏，潛水員使用倒鏈等工具調(diào)整管卡至安裝位置。③提前在最深處管卡焊接U 形環(huán)，如下圖2 所示，并首先安裝最深處管卡，根據(jù)測量在導(dǎo)管架上端安裝拉線，并穿過U 形環(huán)，末端使用配重拉緊拉線。當(dāng)管卡中心線與拉線對齊，則所有管卡處于同一鉛垂線上；

圖2 管卡焊接U形環(huán)

(4)使用角度尺貼在管卡內(nèi)壁上，調(diào)整管卡使水平尺水平，則管卡角度與導(dǎo)管架傾角一致。

最后進(jìn)行立管安裝，本次立管安裝的飽和潛水支持船具備兩臺深沉補(bǔ)償?shù)鯔C(jī)，因此立管吊裝采用了雙吊機(jī)同時(shí)水平提起，通過兩臺吊機(jī)的下放深度的不同來扶正立管，并與平臺絞車配合使立管穿入管卡，潛水員再細(xì)微調(diào)整立管位置并合上管卡，緊固管卡螺栓完成立管安裝。依照上述方法依次下放水深以淺立管，并進(jìn)行立管法蘭連接緊固。

4 結(jié)語

在平臺布場時(shí)，除了用于立管、管卡吊裝用的絞車外，還布置了一臺氣動(dòng)絞車。由于立管尺寸大，相應(yīng)的法蘭螺栓及液壓拉伸器尺寸重量也比較大，潛水員徒手難以操作和搬動(dòng)。將螺栓、液壓拉伸器使用氣動(dòng)絞車下放至安裝位置，潛水員只需要調(diào)整螺栓穿入法蘭孔即可，而不需要搬動(dòng)螺栓。

為了水下觀察方便，將立管標(biāo)記線標(biāo)粗為5cm。實(shí)際安裝過程中，標(biāo)記線清晰可見。當(dāng)條件允許時(shí)，吊點(diǎn)設(shè)置在安裝位置上方是最理想的；

如果條件允許，全部管卡應(yīng)當(dāng)由平臺吊機(jī)下放，帶有彎管的立管，應(yīng)該在彎管上下兩端均設(shè)置限定管卡。為了更合理適應(yīng)施工需求，懸掛卡子預(yù)制時(shí)管卡合頁和桿件分別預(yù)制，等立管安裝完成后再根據(jù)實(shí)際位置現(xiàn)場預(yù)制，或者將管卡設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)式管卡，方便管卡安裝。

本次立管安裝項(xiàng)目是國內(nèi)首次進(jìn)行的大尺寸立管安裝，是同類新增立管安裝工程當(dāng)中比較復(fù)雜的一個(gè)案例。通過借鑒以往工程有益的經(jīng)驗(yàn)，并采用了若干創(chuàng)造性施工工藝，克服各種困難，一舉獲得成功。通過該立管安裝項(xiàng)目的梳理、總計(jì)，對以后類似新增立管安裝工程具有較好的借鑒意義。

[1]費(fèi)愚，李曉睿，陳立國，等.立管卡子后安裝方法應(yīng)用介紹[J].城市建筑.2014.

[2]韓長安，潘東民，李慶國，等.導(dǎo)管架剛性立管后安裝的一種方法[J].中國造船，2014，54(增刊1).

[3]武海波，成磊，武斌斌，等.立管卡子安裝方法探討[J].中國造船，2010，51(增刊1).