FPSO立管上的大型SDV閥門的海上吊裝方法

宋廷鈺，劉志剛，楊健，欒青，丁春雨，梁峰，郭國盛

（海洋石油工程股份有限公司設(shè)計(jì)院，天津 300451）

目前，在海洋石油工程裝備領(lǐng)域，尤其是FPSO裝置，因其具備巨大的石油和天然氣生產(chǎn)能力，天然氣外輸管道尺寸一般較大，壓力等級(jí)較高，天然氣外輸管道通過立管與FPSO相連接，工藝流程需在立管上安裝SDV閥門以滿足不同工況時(shí)的應(yīng)急關(guān)斷需求。在立管提升、更換旋轉(zhuǎn)法蘭或維修SDV閥門時(shí)需要對(duì)SDV閥體進(jìn)行拆卸吊裝。此類SDV閥門尺寸和重量較大，以20寸2500磅SDV閥門為例，尺寸為：長3560×寬2002×高4020mm，總重量達(dá)43.5t，閥體重27.5t。由于FPSO長度可達(dá)到300m，SDV閥門重量較大，F(xiàn)PSO上一般安裝兩臺(tái)基座式吊機(jī)，最大安全工作載荷為25t，F(xiàn)PSO上部分區(qū)域自有吊機(jī)覆蓋不到，以至FPSO上自有吊機(jī)無法具備20寸SDV閥門的吊裝能力。此外，利用大型浮吊對(duì)閥門進(jìn)行吊裝費(fèi)用高，工期長，受環(huán)境條件影響大，故較少采用。

通常在FPSO立管平臺(tái)上裝有滑車吊機(jī)，滑車吊機(jī)上安裝有絞車用于提拉立管，而絞車屬于低重心安裝形式的定滑輪裝置，由液壓驅(qū)動(dòng)，無法用于立管上SDV閥門的更換和維修的吊裝。為此，筆者通過在滑車吊機(jī)上安裝一門子吊，用于解決SDV閥門海上吊裝的問題。

1 現(xiàn)有技術(shù)特征與效果

目前國際深水FPSO上立管平臺(tái)安裝的大型SDV閥門和立管多采用永久安裝，但當(dāng)系統(tǒng)需要進(jìn)行維修作業(yè)時(shí)，受立管系統(tǒng)布置的影響，提升立管必須先拆除上方SDV閥門，F(xiàn)PSO上自有設(shè)備只可用于吊裝較小尺寸的SDV閥門，大型SDV閥門只可本地進(jìn)行簡單維修，SDV閥門在一定程度上存在維修的局限性。當(dāng)無條件進(jìn)行大型SDV閥門維修或大尺寸外輸立管提升作業(yè)時(shí)，因立管槽尺寸相對(duì)較小，尤其在深水海域，吊裝精度控制難度極大，只可拆除部分立管平臺(tái)結(jié)構(gòu)，并利用大型浮吊進(jìn)行吊裝作業(yè)并運(yùn)至陸地進(jìn)行維修。受風(fēng)浪流影響，大型浮吊吊裝SDV閥門時(shí)危險(xiǎn)性較高。當(dāng)海上氣象條件不利于大型浮吊進(jìn)行吊裝作業(yè)時(shí)則嚴(yán)重影響工期。浮吊拆除SDV閥門后需要運(yùn)回陸地工廠進(jìn)行維修，維修完成后重新進(jìn)行保護(hù)由陸路運(yùn)至碼頭，再由駁船運(yùn)回至FPSO所在海域，最后由浮吊重新安裝，期間要考慮海況的影響，整個(gè)維修時(shí)間段浮吊極可能在海上進(jìn)行待機(jī)。利用大型浮吊進(jìn)行吊裝費(fèi)用極其昂貴，如在南美某深水海域，浮吊動(dòng)員及作業(yè)費(fèi)用多達(dá)數(shù)百萬美元。

2 吊裝步驟

FPSO立管上的大型閥門的海上吊裝，包含以下步驟：一、在滑車吊機(jī)上安裝龍門吊機(jī)；二、吊裝并固定彎管；三、將大型閥體的臨時(shí)存放平臺(tái)固定；四、將龍門吊機(jī)移至大型閥門的上方；五、起吊大型閥體；六、將大型閥體吊裝至臨時(shí)存放平臺(tái)上；七、將龍門吊機(jī)移至大型閥體上方；八、將大型閥體吊裝至生產(chǎn)位置上方；九、向下吊裝大型閥體；十、安裝閥體；十一、將彎管移動(dòng)到生產(chǎn)位置安裝；十二、拆除所有吊裝設(shè)備，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，如圖1。本發(fā)明不僅解決了海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置立管上的大型閥門的海上吊裝問題，而且解決了海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置立管上的大型閥門維修費(fèi)用高，施工期長的問題，提高了大型閥門海上吊裝的效率和安全性[1]。

圖1

3 施工方法

第一步：在海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油輪的立管平臺(tái)上，安裝一臺(tái)用于提升立管的滑車吊機(jī)，滑車吊機(jī)的下面安裝有用于滑車吊機(jī)滑動(dòng)的軌道，滑車吊機(jī)上安裝一臺(tái)龍門吊機(jī)（其起重量40t，跨度3.5m，起升高度10m，起升速度0.2m/s），且使二者成為一體。

上述龍門吊機(jī)的斜撐桿上安裝有抱箍，抱箍與滑車吊機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)相連接，且抱箍和滑車吊機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)間安裝有橡膠墊片，用于增大靜摩擦力。從而使龍門吊機(jī)借助滑車吊機(jī)的動(dòng)力，在軌道上移動(dòng)。

第二步：吊裝并固定彎管

(1)在位于閥門上方的彎管（本實(shí)例為20寸彎管）上，采用焊接方式連接有一20mm厚的墊板，墊板上采用焊接方式安裝有一眼板，在眼板的上端設(shè)有用于連接卸扣的安裝孔，如圖2。

(2)在相鄰的立管平臺(tái)上安裝梁卡子，在梁卡子上安裝一臺(tái)手動(dòng)葫蘆（本實(shí)例為起重能力達(dá)1t的手動(dòng)葫蘆），將龍門吊機(jī)和手動(dòng)葫蘆的吊鉤，通過卸扣連接至眼板。

(3)拆卸彎管的法蘭螺栓，龍門吊機(jī)配合手動(dòng)葫蘆移動(dòng)彎管，使彎管的一端支撐在相鄰立管平臺(tái)的夾角中。

(4)將手動(dòng)葫蘆的鉸鏈拉緊，并臨時(shí)固定彎管至立管平臺(tái)上，拆卸龍門吊機(jī)的吊鉤。

第三步：將閥體的臨時(shí)存放平臺(tái)固定在與閥門生產(chǎn)位置間隔兩個(gè)立管槽的位置，臨時(shí)存放平臺(tái)的底部采用焊接方式安裝了限位擋板，可防止其在立管槽上產(chǎn)生水平位移。

第四步；移動(dòng)滑車吊機(jī)，將龍門吊機(jī)移動(dòng)至閥體生產(chǎn)位置的上方，并鎖止，連接4套鏈?zhǔn)降跛髦灵y體的四個(gè)吊耳，連接龍門吊機(jī)的吊鉤和套鏈?zhǔn)降跛鳌?/p>

利用梁卡子在周邊的立管平臺(tái)上安裝數(shù)個(gè)起重能力達(dá)1t的手動(dòng)葫蘆，連接手動(dòng)葫蘆的吊鉤至閥體的吊耳，用于限制起吊時(shí)閥體的水平位移；拆卸閥體與執(zhí)行器的緊固件，使閥體與執(zhí)行器分離。

第五步；向上起吊閥體直至通過立管槽水平面，通過操作手動(dòng)葫蘆控制水平方向位移，達(dá)到起升高度后，拆卸手動(dòng)葫蘆的吊鉤。

第六步：移動(dòng)滑車吊機(jī)，將閥體吊裝至預(yù)先已安裝到位的閥體的臨時(shí)存放平臺(tái)上，用鋼纜連接閥體的吊耳，并固定在臨時(shí)存放平臺(tái)上，拆卸龍門吊機(jī)的吊鉤及鏈?zhǔn)降跛鳌?/p>

上述臨時(shí)存放平臺(tái)的底部采用焊接方式安裝有限位擋板，可將臨時(shí)存放平臺(tái)臨時(shí)限位于立管槽上；隨后，可開展海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置的立管提升、旋轉(zhuǎn)法蘭更換或閥體維修作業(yè)。

第七步：將滑車與絞車配合，完成提升立管作業(yè)之后，移動(dòng)滑車吊機(jī)，將龍門吊機(jī)對(duì)準(zhǔn)至閥體上方位置，并鎖止；連接4套鏈?zhǔn)降跛髦灵y體的四個(gè)吊耳，連接龍門吊機(jī)的吊鉤和4套鏈?zhǔn)降跛?，同時(shí)拆卸連接閥體的吊耳的鋼纜。

第八步：向上起吊閥體，同時(shí)移動(dòng)滑車吊機(jī)，將閥體吊裝至生產(chǎn)位置上方，并鎖止。

第九步：利用梁卡子在閥門周邊的立管平臺(tái)上安裝數(shù)個(gè)起重能力達(dá)1t的手動(dòng)葫蘆，連接手動(dòng)葫蘆的吊鉤至閥體的吊耳，用于限制向下吊裝時(shí)，閥體的水平位移。向下吊裝閥體，調(diào)整手動(dòng)葫蘆直至準(zhǔn)確對(duì)接閥體與執(zhí)行器的螺栓孔。

第十步：擰緊螺栓，拆卸龍門吊機(jī)和手動(dòng)葫蘆的吊鉤及鏈?zhǔn)降跛鳌?/p>

第十一步：將龍門吊機(jī)的吊鉤，通過卸扣連接至彎管的眼板上，然后，將臨時(shí)固定在立管平臺(tái)處的彎管用龍門吊機(jī)和手動(dòng)葫蘆移動(dòng)到生產(chǎn)位置，直至準(zhǔn)確對(duì)接閥體與彎管的螺栓孔，然后，安裝墊片，按照管線壓力等級(jí)擰緊螺栓。

第十二步：拆除所有手動(dòng)葫蘆、吊鉤、卸扣、臨時(shí)存放平臺(tái)，并利用滑車吊機(jī)逐步拆除龍門吊機(jī)，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。

圖2

4 方案的效果

采用上述技術(shù)方案后，其作業(yè)不受海上環(huán)境影響，不僅解決了海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置立管上的大型閥門的海上吊裝問題，而且解決了海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置立管上的大型閥門維修費(fèi)用高，施工期長的問題，大大提高了海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置立管上的大型閥門的海上吊裝的效率和安全性。