“海洋石油162”拖航就位作業(yè)設(shè)備升級(jí)改造實(shí)踐

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油服務(wù)分公司，天津 300452)

“海洋石油162”是我國自主設(shè)計(jì)建造的首座海上移動(dòng)式試采平臺(tái)，當(dāng)完成一處油田的試采任務(wù)后，可以降至海面，并用拖輪拖至新的作業(yè)地點(diǎn)，進(jìn)行新的試采作業(yè)，要求其拖航、就位、撤離操作安全高效[1]。總結(jié)“海洋石油162”自2017年4月首次拖航至2018年5月經(jīng)過三次拖航就位與停產(chǎn)撤離作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)部分設(shè)備存在制約拖航作業(yè)效率的問題，同時(shí)存在安全隱患。

1)右舷火炬臂無收放裝置，火炬臂收放只能依靠右舷25 t吊機(jī)配合，收放耗時(shí)長，且存在吊機(jī)鋼絲繩跳繩，火炬臂結(jié)構(gòu)受損等風(fēng)險(xiǎn)。

2)樁腿外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)提升裝置原設(shè)計(jì)為手動(dòng)收放，該裝置自重約50 kg，全長超過4 m，依靠手動(dòng)收放耗時(shí)長，且易與平臺(tái)發(fā)生磕碰造成設(shè)備損壞，影響樁腿陰極保護(hù)系統(tǒng)加快樁腿腐蝕。

3)樁腿噴沖管線過重，管線拆裝需要約5 h，效率低下。主拖輪掛拖后，由于噴沖管線安裝時(shí)間過長，平臺(tái)長時(shí)間處于漂浮拔樁狀態(tài)，易造成拖帶失控碰撞平臺(tái)，存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4)平臺(tái)設(shè)計(jì)建造階段選用的磁羅經(jīng)誤差大，在拖航作業(yè)中無法準(zhǔn)確測量出船艏向，造成衛(wèi)星無法準(zhǔn)確追星，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中斷，通訊無法得到保障，應(yīng)急情況下與陸地溝通受限。

5)升降平臺(tái)過程中，海水提升泵電纜卷盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)擠壓電纜導(dǎo)致電纜破損，易發(fā)生短路傷人，引起海水提升泵停泵，造成主機(jī)因冷卻水停止供應(yīng)機(jī)組高溫停機(jī)，進(jìn)而導(dǎo)致升降平臺(tái)作業(yè)停止，直接影響拖航作業(yè)。

6)每次試采作業(yè)前，平臺(tái)拖航就位后，需下放井口扶正平臺(tái)及配套設(shè)備，作業(yè)操作只能依靠梁卡、吊點(diǎn)、懸掛倒鏈等方式進(jìn)行，作業(yè)效率極低，且易發(fā)生磕碰，使人員受傷和設(shè)備損壞。

因此，需要對現(xiàn)場存在的問題進(jìn)行升級(jí)改造，提高拖航就位與停產(chǎn)撤離作業(yè)的作業(yè)效率，節(jié)約作業(yè)時(shí)間，降低作業(yè)成本，將拖航就位作業(yè)中優(yōu)化的工時(shí)有效的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)作業(yè)，提高產(chǎn)值的同時(shí)降低拖航作業(yè)中存在的風(fēng)險(xiǎn)。

1 改造過程

升級(jí)改造內(nèi)容包括：增加右舷火炬臂收放絞車；增加樁腿外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)提升絞車；更換便于安裝的新型噴沖管線及接頭；增加電羅經(jīng)裝置；海水提升泵電纜卷盤更換為電滑環(huán)連接；增加懸臂梁下部行車、導(dǎo)軌裝置，等。

1.1 增加收放右舷火炬臂液壓絞車

拖航作業(yè)前后需要分別完成火炬臂的收放工作，由于現(xiàn)場工藝撬塊布置緊湊，因此建造設(shè)計(jì)階段未選擇采用絞車進(jìn)行收放操作，而是使用25 t吊機(jī)配合作業(yè)，見圖1a)。吊機(jī)在配合收放操作時(shí)需要8人同時(shí)配合，才能順利完成收放操作，而且吊機(jī)需避開樁腿影響。因此單獨(dú)依靠吊機(jī)收放右舷火炬臂，對吊機(jī)鋼絲繩的拉拽角度、力度、速度都要求極高，稍有失誤就會(huì)造成吊機(jī)鋼絲繩、滑輪等附件損壞甚至造成火炬臂結(jié)構(gòu)損傷，存在極大的安全隱患。

通過現(xiàn)場調(diào)研，分析工藝區(qū)設(shè)備布置及甲板結(jié)構(gòu)，在不影響任何工藝流程及設(shè)備的前提下選擇最適合安裝火炬臂收放絞車的位置。確定在測試分離器與氣液分離器間安全通道上方搭設(shè)收放平臺(tái)，見圖1b)，既滿足安裝絞車要求，也不影響人員通過。首先校核該處甲板載荷，設(shè)計(jì)通過右舷液壓錨機(jī)處聯(lián)通平臺(tái)主液壓站液壓管線為絞車提供動(dòng)力。通過安裝火炬臂收放絞車，能夠平穩(wěn)快捷地完成火炬臂的收放作業(yè)，極大地節(jié)省了人力，減少了拖航作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間約3 h。

圖1 火炬臂液壓絞車

1.2 樁腿外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)提升裝置升級(jí)為電動(dòng)絞車提升

平臺(tái)船艏及船艉主甲板各安裝一組鈦電極，每組鈦電極重50 kg，長度超過4 m，通過50 m纜繩與50 m電纜連接，放入海面下約6～7 m。拖航作業(yè)前需3～4人配合，手動(dòng)提升至主甲板，見圖2a)。在提升過程中受風(fēng)浪、海冰等影響經(jīng)常出現(xiàn)磕碰平臺(tái)的情況，若長期通過該方式收放易造成電纜及纜繩斷裂，鈦電極組落入海中，影響樁腿陰極保護(hù)系統(tǒng)的使用造成樁腿加速腐蝕，同時(shí)具有人員受傷的風(fēng)險(xiǎn)。

通過咨詢廠家與現(xiàn)場調(diào)研，對原有鈦電極更換為輕便型電極，下方配重塊改為40 kg，并安裝2臺(tái)電動(dòng)絞車，用于鈦電極組回收與下放，見圖2b)。改造完成后，在使用過程中大大節(jié)約了人力，提高了工作效率，縮短了平臺(tái)拖航作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間約1 h。

圖2 外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)提升裝置

1.3 噴沖管線改造

樁腿噴沖系統(tǒng)由30 MPa高壓噴沖系統(tǒng)和0.8 MPa低壓噴沖系統(tǒng)組成。原噴沖軟管、連接彎頭和快速接頭耐壓均為32 MPa，各接頭質(zhì)量較重、軟管不易彎曲。在安裝噴沖管線時(shí)，需要8人及吊機(jī)相互配合，在精準(zhǔn)對接的情況下才能連接成功，見圖3a)。連接8根噴沖管線整個(gè)過程耗時(shí)約5 h，嚴(yán)重影響了拔樁、拖航、就位速度。

通過分析近幾次插樁深度及噴沖拔樁過程發(fā)現(xiàn)，僅需要低壓噴沖系統(tǒng)即可滿足拔樁要求。將噴沖軟管及組件替換為1 MPa耐壓等級(jí)軟管及連接組件，更換完成后，連接組件重量減至原重量的1/5，軟管易彎曲安裝，改造完成后，兩人即可在15 min內(nèi)完成噴沖管線安裝工作，見圖3b)，總體安裝時(shí)間縮減至約30 min。

圖3 噴沖管線

1.4 平臺(tái)磁羅經(jīng)升級(jí)為電羅經(jīng)

海洋石油162平臺(tái)建造設(shè)計(jì)階段選擇磁羅經(jīng)為平臺(tái)指明船艏向，見圖4a)。磁羅經(jīng)維保較為困難，并且需要定期由羅經(jīng)師對其校準(zhǔn)，一旦發(fā)生故障或誤差偏大只能返廠處理，為平臺(tái)設(shè)備維保工作帶來不便。并且在平臺(tái)數(shù)次拖航作業(yè)中，由于磁羅經(jīng)測量船艏向誤差大[2]，直接輸入衛(wèi)星天控機(jī)將會(huì)造成衛(wèi)星丟星，衛(wèi)星通訊中斷，不能保障拖航作業(yè)通訊，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

為保障拖航作業(yè)安全順利進(jìn)行，平臺(tái)安裝GC80型電羅經(jīng)1臺(tái)，見圖4b)。該型號(hào)電羅經(jīng)具有精度高、數(shù)字輸出、免維護(hù)等特點(diǎn)。在平臺(tái)后期拖航作業(yè)中，能夠與衛(wèi)星天控機(jī)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)追星功能，保障了拖航作業(yè)中的通訊安全。此外相對于磁羅經(jīng)，每年可節(jié)約羅經(jīng)液消耗、羅經(jīng)師校準(zhǔn)等費(fèi)用。

圖4 羅經(jīng)裝置

1.5 海水提升泵電纜卷盤更換改造為電滑環(huán)連接

海洋石油162平臺(tái)2套海水提升泵塔各配備1套電纜卷盤，用于海水泵塔升降期間電纜收放整理[3]，見圖5a)。由于電纜卷盤轉(zhuǎn)動(dòng)半徑過小，在收納電纜時(shí)電纜受到扭結(jié)、擠壓，導(dǎo)致外絕緣皮破損，最嚴(yán)重處內(nèi)層絕緣皮裸露，存在較大的安全隱患，直接威脅操作人員人身安全；而且，升降平臺(tái)期間若海水提升泵失電將導(dǎo)致主機(jī)高溫失電，最終導(dǎo)致拖航作業(yè)終止。

通過前期調(diào)研，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，在不改變轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)盡量減少工作量的前提下，決定采用電滑環(huán)方式對電纜卷盤進(jìn)行改造，見圖5b)。通過取消硬線連接方式，采用電滑環(huán)連接，當(dāng)電纜卷盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電纜不隨之動(dòng)作，避免了電纜受外力扭結(jié)、擠壓破壞絕緣層[4]。通過改造并去除受損嚴(yán)重段電纜，完全避免了電纜受力擠壓破損現(xiàn)象。延長了電纜的使用壽命，減少了協(xié)助作業(yè)的人力，也免去了升降海水塔過程中拆裝電纜的工作，提高了作業(yè)效率，消除了安全隱患。

圖5 電纜卷盤

1.6 懸臂梁下部增加行車導(dǎo)軌

拖航作業(yè)精就位后需要下放扶正平臺(tái)，安裝扶正平臺(tái)走道、隔水套管抱卡、油管及其他井口連接組件。在吊裝過程中由于防噴器吊行程較短，鉆臺(tái)絞車又受限于懸臂梁及鉆臺(tái)位置，每次井口吊裝作業(yè)人員依靠梁卡、吊點(diǎn)懸掛倒鏈作業(yè)效率低，易發(fā)生設(shè)備磕碰損壞。

通過修井懸臂梁下方甲板選取適用作業(yè)范圍的U型吊裝通道，在通道承重梁處選取焊接點(diǎn)焊接行車軌道，并安裝負(fù)荷3 t的電動(dòng)絞車，協(xié)助井口吊裝作業(yè)。通過安裝行車軌道，行車有效覆蓋面積達(dá)到修井區(qū)甲板的2/3，從原井口扶正平臺(tái)相關(guān)附件安裝時(shí)間7.0 h縮減至1.5 h，大大降低了吊運(yùn)安裝時(shí)間，避免多次移動(dòng)懸臂梁及井架作業(yè)，減少了現(xiàn)場工作量的同時(shí)降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 改造應(yīng)用情況

相對改造前，設(shè)備升級(jí)改造后每次拖航作業(yè)節(jié)約時(shí)間約16 h，大大節(jié)約了人工成本，間接減少了拖輪租賃費(fèi)用；將拖航就位作業(yè)中優(yōu)化的工時(shí)有效地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)作業(yè)，提高產(chǎn)值的同時(shí)降低了拖航作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)。

在2019年4月29日從曹妃甸WHPD至WHPE平臺(tái)拖航作業(yè)中，“海洋石油162”平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了單日降平臺(tái)拔樁、拖航、初就位、精就位作業(yè)并順利預(yù)壓升船至指定高度，設(shè)備升級(jí)改造成績得到了充分驗(yàn)證。

3 改造成果社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益

通過此次拖航就位設(shè)備的升級(jí)改造，能夠節(jié)約作業(yè)人員的工作時(shí)間，減少室外作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，保障作業(yè)人員的人身健康；相較于改造前，節(jié)約拖航時(shí)間,能夠有效的減少能源的消耗，降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間排放產(chǎn)物對環(huán)境的損害。

相關(guān)技改成果迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。相對改造前，升級(jí)改造后每次拖航作業(yè)節(jié)約時(shí)間約16 h，大大節(jié)約了人工成本，間接減少了拖輪租賃費(fèi)用；將拖航就位中節(jié)省的作業(yè)時(shí)間有效的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間，提高產(chǎn)值的同時(shí)降低了拖航就位作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)。

依據(jù)全年3次拖航就位計(jì)劃，約為采油公司年節(jié)約成本304萬元/年。