跨深度飽和潛水分組作業(yè)技術(shù)應(yīng)用

林守強(qiáng)+馬國強(qiáng)+鄔智慧+駱承樹

【摘 要】導(dǎo)管架式平臺作為將鉆井設(shè)備與海底連接起來的最原始、最直接的單體結(jié)構(gòu)，對海上油氣田的開發(fā)、生產(chǎn)起著關(guān)鍵的作用。其水下檢測及加裝立管安裝工作中常需使用飽和潛水進(jìn)行跨深度作業(yè)。論文以南海某項(xiàng)目實(shí)例為背景，嘗試應(yīng)用飽和潛水分組作業(yè)技術(shù)，闡述其應(yīng)用的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性。

【Abstract】As one of the most original and direct single structure， the jacket platform is connected drilling equipment with the seabed， and plays a key role in the development and production of offshore oil and gas fields. It is necessary to use saturation diving for underwater detection and installation of riser installation. This article tries to expatiate the technical feasibility and economic plausibility through the application of saturation diving group work technology in the background of a project example in the South China Sea.

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)管架式平臺；飽和潛水；分組作業(yè)

【Keywords】 jacket platform； saturation diving； group work

【中圖分類號】TE42 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）05-0159-02

1 引言

導(dǎo)管架式平臺作的水下檢測及加裝立管安裝工作，當(dāng)作業(yè)深度超過（-）60m時或更加追求深水作業(yè)的高效性時，需使用飽和潛水替代常規(guī)空氣潛水進(jìn)行作業(yè)。由于各作業(yè)點(diǎn)并非集中在同一深度，因此要求潛水員通過減壓、加壓的方式以達(dá)到不同的作業(yè)深度，由此（主要是減壓時間）而造成的飽和潛水母船待機(jī)將導(dǎo)致項(xiàng)目成本的劇增，非常不利于項(xiàng)目成本的控制。[1]

本文以南海某項(xiàng)目實(shí)例為背景，通過對飽和潛水系統(tǒng)的合理選型和充分利用及潛水員的動態(tài)分配，嘗試應(yīng)用飽和潛水分組作業(yè)技術(shù)，分析該技術(shù)的節(jié)省工期、節(jié)省成本的優(yōu)點(diǎn)，闡述其在應(yīng)用上的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性。

2 應(yīng)用基礎(chǔ)

跨深度飽和潛水分組作業(yè)的應(yīng)用建立在充分利用飽和潛水系統(tǒng)自身具有多艙室這一特點(diǎn)基礎(chǔ)上，綜合利用生活艙1、生活艙2等的床位容量，將水員根據(jù)作業(yè)深度、作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)方案安排等因素合理進(jìn)行分組并動態(tài)調(diào)整。下文所述的工程實(shí)例所選用的飽和潛水系統(tǒng)示意圖如圖1所示：

該系統(tǒng)整體布置在飽和潛水作業(yè)母船上，其中生活艙1、生活艙2所含床位各為6人（三個上下的高低鋪）、可充分容納9名潛水員后仍有余量，作業(yè)時將潛水員分為3組，每組3人（效率最高），潛水員隨潛水鐘下潛至目標(biāo)作業(yè)深度， 2人出鐘在水中作業(yè)，1人在鐘內(nèi)進(jìn)行技術(shù)保障，每鐘作業(yè)4-6時后，該組潛水員返回潛水鐘并上浮到甲板與生活艙對接，換另一組潛水員入水作業(yè)。相應(yīng)各艙室壓力、潛水員居所根據(jù)實(shí)際作業(yè)方案安排調(diào)整。[2]

下水增壓過程所耗時間一般較少，下潛至（-）300m水深，增壓只需28分鐘左右，隨著深度的減少，增壓時間亦相應(yīng)較少；但上水減壓過程耗時則較長，水深（-）100m以淺，一般每上浮1m，需耗時1小時左右（取決于減壓前最大實(shí)際巡潛深度）。分組作業(yè)的目的，即通過方案整體優(yōu)化設(shè)計、系統(tǒng)艙室合理利用等手段，以最大程度地降低上水減壓時間，進(jìn)一步降低水下作業(yè)成本，進(jìn)而以數(shù)據(jù)對比的形式得出該應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)上的合理性。

3 原理概述

如前文所述，僅管上水減壓過程耗時較長，但工程實(shí)踐中，仍然不可以人為違反減壓規(guī)程，否則溶解在潛水員體內(nèi)的惰性氣體將給其造成嚴(yán)重的“減壓病”，更有甚者將危及其生命安全。在遵守減壓規(guī)程的前提下，如下五個約束條件同時制約著上水減壓過程的時長：

①約束條件一：水下作業(yè)目標(biāo)的深度范圍、作業(yè)內(nèi)容；

②約束條件二：行業(yè)水下巡潛范圍規(guī)定（一般參照各飽和潛水公司內(nèi)部規(guī)定）；

③約束條件三：項(xiàng)目的進(jìn)度控制要求，上水減壓可占用的項(xiàng)目主線時間；

④約束條件四：項(xiàng)目的成本控制要求，作業(yè)母船可承受因此待機(jī)的最大損失；

⑤約束條件五：潛水員身體素質(zhì)、作業(yè)能力、操作水平等的個體差異。

飽和潛水分組技術(shù)即針對上述問題而產(chǎn)生，力求技術(shù)可行，重在方案優(yōu)化，止于經(jīng)濟(jì)合理。其技術(shù)原理可簡述為：

“飽和潛水系統(tǒng)一般都含有兩個獨(dú)立的艙室（如圖一所示），兩個艙室間相互獨(dú)立，可以設(shè)置不同的居住深度（居住深度不同，潛水員的生活壓力及氧氣濃度也不同），作業(yè)時，只需要在過渡艙及潛鐘內(nèi)配置與潛水員居住深度相同的壓力和組份的氣體，不同深度的潛水員就可實(shí)現(xiàn)分別出艙作業(yè)，深水組與淺水組交替進(jìn)行，減少因潛水員下水增壓、上水減壓作業(yè)而造成的待機(jī)，杜絕潛水員巡潛深度超過規(guī)范要求的情況發(fā)生。同時，兼顧潛水員的個體差異，以分組的形式局部進(jìn)行作業(yè)難度、作業(yè)強(qiáng)度的動態(tài)調(diào)整。”[3]

4 工程實(shí)例應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)

以某工程實(shí)例的作業(yè)過程部分截取為例，作業(yè)目標(biāo)的深度分別為（-）47.8m管卡、（-）59.9m管卡、（-）64m法蘭連接點(diǎn)、（-）66.8m管卡、（-）75.3m管卡和（-）85.5m管卡共計6個，目標(biāo)中總計涵蓋兩段立管和五個管卡的安裝，示意圖如圖二所示：

實(shí)踐中，將飽和作業(yè)潛水員分為3組， 即深水組：T1和淺水組：T2、T3，作業(yè)的輪班固定順序：T1→T2→T3。

第一階段作業(yè)時，T1組由深水向淺水作業(yè)，T2、T3組由淺水向深水作業(yè)，其中淺水組2組連續(xù)作業(yè)，為深水組提供較長的減壓時間，以便于調(diào)配。至5個管卡樁腿側(cè)安裝完成、僅余閉合工作時，T1居住深度（-）73m，T2、T3居住深度（-）61m，完全可以完成第一段立管的安裝工作，及（-）66.8m管卡、（-）75.3m管卡和（-）85.5m管卡的閉合工作。該階段將完全消除因潛水員減壓而造成作業(yè)母船待機(jī)的可能，其中，該過程中T1、T2、T3的居住深度及巡潛范圍如下（全程3人鐘）：

①T1組居住深度不變，（-）73m，巡潛范圍（-）75—（-）92m；

②T2、T3組初始居住深度（-）43m，巡潛范圍（-）45—（-）58m；

③T2、T3組加壓至居住深度（-）55m，巡潛范圍（-）57—（-）72m；

④T2、T3再次加壓至居住深度（-）61m，巡潛范圍（-）63—（-）79m；

第一階段完成后，此時3組潛水員總計的巡潛范圍為（-）63—（-）92m，無法覆蓋余下目標(biāo)深度（-）47.8m管卡、（-）59.9m管卡的閉合和（-）64m法蘭連接點(diǎn)安裝工作，即此時沒有淺水組可以作業(yè)。若將3組潛水員均減壓到完成余下工作所需居住深度（-）43m，則總需時約16-21小時（取決于減壓前最大實(shí)際巡潛深度）。為抵消該減壓時間的影響，實(shí)踐做法為保留深水組進(jìn)行其它工作，如立管測的膨脹彎安裝、膨脹彎測量等，待潛水組減壓完成，采用2個3人鐘或3個2人鐘完成余下工作。

上述分艙分層作業(yè)技術(shù)是基于實(shí)踐結(jié)果所證實(shí)的優(yōu)化做法，全程使用3人鐘，工作效率較高，潛水員到達(dá)新的居住深度后可24小時循環(huán)工作，更不會發(fā)生由于深度區(qū)間不同導(dǎo)致的空鐘等待情況，同時又能最大限度地抵消上水減壓及潛水員個體差異等所帶來的影響。內(nèi)部財務(wù)后評價結(jié)果表明，對于上述截取部分的工程實(shí)例，技術(shù)優(yōu)化后相比于常規(guī)做法，總計節(jié)省1.92船天（含作業(yè)母船、SAT系統(tǒng)等）。

5 總結(jié)

海洋工程的行業(yè)競爭愈演愈烈，飽和潛水分組作業(yè)技術(shù)形成于工程實(shí)踐總結(jié)，立足于成本領(lǐng)先戰(zhàn)略框架下，以期更利于企業(yè)以低于競爭對手的成本優(yōu)勢來贏得競爭的勝利。隨著未來飽和潛水作業(yè)水深的逐步增加，該技術(shù)的推廣應(yīng)用將可為國內(nèi)類似項(xiàng)目在成本控制方面提供借鑒和幫助。

【參考文獻(xiàn)】

【1】龔錦涵. 論大深度飽和潛水的減壓問題[J]. 海軍醫(yī)學(xué)，1991（05）；261-266.

【2】張輝. 國際潛水承包商協(xié)會《商業(yè)潛水與水下作業(yè)公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)》第六版的修訂及其作用 [S].中國航海學(xué)會專題資料匯編，2009.

【3】王曄煒. 常規(guī)潛水減壓算法中梯度因子的優(yōu)化研究[J]. 軍事醫(yī)學(xué)，2017（03）：165-168.