鉆機(jī)模塊與組塊同、異地建造的方案比選

張 妍

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

鉆機(jī)模塊與組塊同、異地建造的方案比選

張 妍

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

鉆機(jī)模塊肩負(fù)著海上平臺(tái)整個(gè)服役周期內(nèi)的鉆井和修井作業(yè)，由于它的功能需求比較專業(yè)，所以鉆機(jī)模塊的設(shè)計(jì)、采辦和建造工作由鉆井方完成。文章依托中國(guó)南海某項(xiàng)目，以上部組塊整體浮托安裝、減少海上聯(lián)調(diào)時(shí)間為契機(jī),從工程公司總包(EPCI)的角度出發(fā)，針對(duì)鉆機(jī)模塊與上部組塊同、異地建造的可行方案，結(jié)合場(chǎng)地施工方案，給出同、異地建造對(duì)項(xiàng)目工期和費(fèi)用影響，以及在比選過(guò)程中需重點(diǎn)核實(shí)的內(nèi)容，供其他工程項(xiàng)目決策參考。

海上平臺(tái)；鉆機(jī)模塊；浮托安裝；建造方案；安裝

中國(guó)南海海域某平臺(tái)設(shè)有上部組塊、生活樓、火炬臂和鉆機(jī)模塊等，基本設(shè)計(jì)階段平臺(tái)采取分塊吊裝的施工方案。但海上安裝費(fèi)用較高，使得該油氣田的收益較低。在持續(xù)低油價(jià)的背景下，油公司和工程公司優(yōu)化技術(shù)方案，降低工程投資，將上部組塊吊裝的施工方案改為整體浮托模式，以此降低油田開(kāi)發(fā)的工程費(fèi)用，減少海上聯(lián)調(diào)時(shí)間，推行工程一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工程利益最大化。鉆機(jī)模塊按照新職責(zé)要求，往往由鉆井方負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、建造和安裝等工作，它與上部組塊的建造、安裝方案存在同、異地2種不同策略。

“同地建造”即“一體建造”，方案是從整體開(kāi)發(fā)方案出發(fā)，配合整體浮托方案，將平臺(tái)組塊與鉆機(jī)模塊在同一場(chǎng)地一體建造、整體運(yùn)輸、浮托安裝的方案。該方案特點(diǎn)：維持基本設(shè)計(jì)鉆機(jī)模塊設(shè)計(jì)布置及分層方案；充分利用同一場(chǎng)地資源，發(fā)揮“一體化施工”的優(yōu)勢(shì)；采用“分層總裝”方案，減少大型重物吊裝風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約項(xiàng)目成本；與組塊建造同步開(kāi)展，交叉作業(yè)，優(yōu)化陸地建造/海上聯(lián)調(diào)進(jìn)度。而“異地建造”方案，相對(duì)于“一體建造”方案，主要區(qū)別在不同場(chǎng)地完成組塊建造和鉆機(jī)模塊整裝建造，待鉆機(jī)模塊完成主要工作后，由拖輪運(yùn)至組塊建造場(chǎng)地并吊裝到組塊上，之后與組塊整體運(yùn)輸和浮托安裝。這種模式增加了不同場(chǎng)地間的鉆機(jī)模塊整體運(yùn)輸工期和費(fèi)用，同時(shí)陸地總裝，也存在場(chǎng)地資源、建造工期及浮吊資源等約束條件。

以下將結(jié)合2方案特點(diǎn)和項(xiàng)目實(shí)際情況，從約束條件、工期匹配性以及費(fèi)用增量3方面入手對(duì)比，簡(jiǎn)析更適合本項(xiàng)目的建造方案。從提高整個(gè)工程效益的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)陸地機(jī)械完工最大化，減少海上聯(lián)調(diào)時(shí)間的目標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行研究，為更好的服務(wù)工程項(xiàng)目有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 鉆機(jī)模塊簡(jiǎn)介

固定式海洋平臺(tái)鉆采油氣資源一般分鉆井船打井或鉆機(jī)模塊打井2種方式。鉆機(jī)模塊是坐落在井口平臺(tái)頂甲板上，完成油田鉆井和修井的設(shè)備。鉆機(jī)模塊由鉆井設(shè)備模塊、鉆井支持模塊和灰罐模塊組成。其中主要的鉆井設(shè)備又分為井架、鉆臺(tái)和基座3部分。

該項(xiàng)目鉆井設(shè)備模塊尺寸：跨距為14 m，滑軌長(zhǎng)度為23 m，鉆臺(tái)面高度14.5 m。

鉆井支持模塊尺寸：24 m×31 m×10.5 m，分2層甲板。

區(qū)別于以往鉆機(jī)，其增加了4臺(tái)發(fā)電機(jī)布置在鉆機(jī)模塊內(nèi)，導(dǎo)致其面積增加，目前該鉆機(jī)模塊面積占平臺(tái)總面積的三分之一。

1.1 設(shè)計(jì)質(zhì)量

最新鉆機(jī)模塊基本設(shè)計(jì)質(zhì)量控制，見(jiàn)表1。

表1 3個(gè)鉆機(jī)模塊的吊裝干質(zhì)量和操作質(zhì)量 t

需要注意的是：①鉆機(jī)模塊干質(zhì)量?jī)H占上部組塊質(zhì)量的1/4，采用浮托法進(jìn)行組塊安裝的駁船，其承載能力為18 000 t，滿足組塊/生活樓/鉆機(jī)的一體浮拖施工的要求。②其中關(guān)鍵的支持模塊質(zhì)量約1 000 t，結(jié)合場(chǎng)地現(xiàn)有吊機(jī)資源，需要再拆分成多塊吊裝，且這樣對(duì)設(shè)計(jì)方案不利，界面接口較多，給后期總裝、調(diào)試帶來(lái)不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 鉆機(jī)模塊的工期要求

參考相同規(guī)模鉆機(jī)模塊的建造經(jīng)驗(yàn)，其陸地工期約為12個(gè)月，整體工期包括以下幾個(gè)主要環(huán)節(jié)：鉆機(jī)設(shè)計(jì)、設(shè)備采辦、陸地建造、陸地調(diào)試、拖拉裝船、海上運(yùn)輸、海上吊裝以及海上連接調(diào)試等。其中建造周期在228～300 d，調(diào)試周期約100 d，拖拉裝船/運(yùn)輸/吊裝周期在15～30 d，海上調(diào)試周期在30 d，見(jiàn)圖1。

若一體化建造，可以充分利用組塊場(chǎng)地，將鉆機(jī)模塊工期中的運(yùn)輸、海上吊裝以及海上聯(lián)調(diào)等工時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。其中，鉆機(jī)模塊長(zhǎng)線設(shè)備的采辦周期，對(duì)其近9～10個(gè)月建造周期并未存在較大影響，見(jiàn)表2。

圖1 鉆機(jī)模塊設(shè)計(jì)、采辦、建造、安裝工期計(jì)劃

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1.3 可行的建造方案

結(jié)合浮托方案優(yōu)勢(shì)、鉆機(jī)設(shè)計(jì)方案及場(chǎng)地/船舶資源情況，大體將鉆機(jī)模塊的建造安裝方案劃分為以下5種方案，見(jiàn)表3。

表3 鉆機(jī)模塊建造、安裝比選方案

2 方案選擇時(shí)重點(diǎn)需關(guān)注的內(nèi)容

下面主要針對(duì)上部組塊與鉆機(jī)模塊異地建造后對(duì)方案選擇的影響如下。

2.1 場(chǎng)地機(jī)具能力

鉆機(jī)模塊在異地分塊建造方案中，鉆機(jī)模塊拆分的質(zhì)量與場(chǎng)地履帶吊的能力息息相關(guān)。為了減少界面接口以及分塊后船舶的運(yùn)輸成本，設(shè)計(jì)者建議少分塊。但分塊質(zhì)量取決于總裝場(chǎng)地履帶吊的能力以及場(chǎng)地承載力等方面的校核結(jié)果。若鉆機(jī)模塊拆分不合理，容易帶來(lái)以下風(fēng)險(xiǎn)：① 額外增加吊裝索具鋼材的重量；②分塊后影響上部組塊整體調(diào)試的工期，對(duì)實(shí)現(xiàn)陸地完工最大化，零遺留項(xiàng)交付帶來(lái)影響；③若鉆井設(shè)備模塊不拆分，場(chǎng)地現(xiàn)有資源不滿足吊裝要求，外尋吊機(jī)資源，需增加費(fèi)用。

2.2 場(chǎng)地總裝安排

為保證海上聯(lián)調(diào)工作的順利開(kāi)展和工期要求，需要在浮托前完成鉆機(jī)模塊的安裝、焊接等相關(guān)工作；根據(jù)以往項(xiàng)目鉆機(jī)模塊安裝作業(yè)內(nèi)容，至少需要完成鉆機(jī)模塊的精就位及固定焊接，爬行器鎖緊，電纜回接，附件安裝等工作(至少需要2個(gè)月工期)。根據(jù)項(xiàng)目整體工期安排，反推鉆機(jī)模塊需要在裝船前2個(gè)月到達(dá)上部組塊場(chǎng)地，此對(duì)鉆機(jī)建造的工期造成了一定的壓縮和影響。相反如果鉆機(jī)模塊建造工期無(wú)法壓縮或提前，必須在陸地進(jìn)行固定焊接以及鎖緊等作業(yè)，這將導(dǎo)致海上施工以及聯(lián)調(diào)工作量的增加，從而影響項(xiàng)目整體工期。所以總裝滑道上若存在與鉆機(jī)模塊靠船/岸邊浮吊作業(yè)/與組塊整合的作業(yè)發(fā)生沖突的情況，必須提前核實(shí)、清理，以免對(duì)整體浮托方案帶來(lái)影響。

2.3 碼頭水深，施工可行性分析

針對(duì)鉆機(jī)模塊異地一體化建造，需要運(yùn)輸?shù)缴喜拷M塊的建造場(chǎng)地進(jìn)行總裝，以實(shí)現(xiàn)整體浮托的方案。首先考慮的是核實(shí)場(chǎng)地碼頭的水深能否滿足浮吊資源的吃水要求，再者論證浮吊資源的工期，減少動(dòng)復(fù)員費(fèi)用。

3 異地建造方案對(duì)工期和費(fèi)用的影響

“異地建造”方案中工期問(wèn)題，主要是增加了鉆機(jī)模塊的裝船/運(yùn)輸/吊裝工作量，對(duì)整體項(xiàng)目進(jìn)度存在影響，下面進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1)鉆機(jī)模塊裝船/運(yùn)輸/吊裝的影響。鉆機(jī)模塊裝船/運(yùn)輸/吊裝作業(yè)需要考慮裝船準(zhǔn)備、拖拉裝船固定以及浮吊安裝的作業(yè)工時(shí)，約為20～25 d。因此，需要在整體開(kāi)發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃中，調(diào)整近1個(gè)月的時(shí)間配合鉆機(jī)模塊裝船/運(yùn)輸/吊裝作業(yè)。

2)海上施工/聯(lián)調(diào)的影響。若鉆機(jī)模塊異地建造，不能提前2個(gè)月運(yùn)輸?shù)缴喜拷M塊場(chǎng)地，大多數(shù)鉆機(jī)安裝/連接/聯(lián)調(diào)工作將在海上開(kāi)展，粗略估計(jì)需要1～2個(gè)月。

因此從鉆機(jī)模塊異地建造的方案來(lái)看，其調(diào)試及機(jī)械完工時(shí)間點(diǎn)將比一體化建造的計(jì)劃延后近2個(gè)月的工期。表4是各方案間詳細(xì)的工期對(duì)比結(jié)果。

比選方案間主要在建造場(chǎng)地上存在差異，其鉆井設(shè)備模塊和鉆井支持模塊仍采用整體建造，整體浮托的方案。因此，其主要費(fèi)用差異或增量將發(fā)生在“異地建造”方案中的鉆井設(shè)備模塊和鉆井支持模塊裝船、運(yùn)輸以及浮吊吊裝的工作上。

表4 比選方案間對(duì)項(xiàng)目工期的影響

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)方案可行性評(píng)估，“異地建造”方案除存在費(fèi)用和成本的差異外，還存在多項(xiàng)約束條件，并且對(duì)整體開(kāi)發(fā)和項(xiàng)目管理的風(fēng)險(xiǎn)控制存在較大挑戰(zhàn)及困難。綜上所述，結(jié)合鉆機(jī)模塊建造方案比較分析，最終從開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的技術(shù)方案、工期控制以及成本控制角度出發(fā)，推薦鉆機(jī)模塊采用上部組塊同場(chǎng)地建造方案。

The drilling module is used for well-drilling and repairing,which is engineered,procured and constructed by the drilling team,as the specialty of its function requirements.In this paper,the topside floatover is taken based on a south China Sea project,which may reduce the offshore commissioning.With the possibility of drilling module construction on the same yard or on the different one,the different impacts on project schedule and cost are compared for the topside construction in EPCI respect,which are considered the most important factors during the comparison.That provides reference for the decision on the other projects.

topside;drilling module;floatover;construction method;installation

張妍(1982-)，女，天津人，經(jīng)濟(jì)師，大學(xué)本科，主要從事工程項(xiàng)目計(jì)劃工作。

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.01.015

2016-08-03