南海某平臺(tái)場(chǎng)址就位質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

李巖(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

導(dǎo)管架作為海上石油平臺(tái)重要的結(jié)構(gòu)物，不但承擔(dān)了上部組塊的重量，并作為隔水套管和立管等承重結(jié)構(gòu)。考慮到油田開采是通過安裝隔水套管后鉆井，導(dǎo)管架的水平度直接會(huì)影響到隔水套管的安裝。因此導(dǎo)管架安裝過程中，對(duì)于導(dǎo)管架的水平度和就位區(qū)域，有著嚴(yán)格的要求。項(xiàng)目的規(guī)格書中要求導(dǎo)管架安裝后，導(dǎo)管架的頂水平層在各個(gè)方向上的水平度應(yīng)滿足5‰的水平度要求。對(duì)此導(dǎo)管架的就位水平度精度控制，是安裝過程中的重點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。在項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)的過程中，需要根據(jù)場(chǎng)址情況進(jìn)行評(píng)估，導(dǎo)管架安裝是否存在安裝風(fēng)險(xiǎn)。

1 風(fēng)險(xiǎn)描述

根據(jù)《某區(qū)域氣田開發(fā)可研、ODP-平臺(tái)場(chǎng)址和管道路由工程物探和工程地質(zhì)調(diào)查》(下文簡(jiǎn)稱調(diào)查報(bào)告)第1、3、4、8冊(cè)中的描述可知：

(1)已建某CEPD平臺(tái)60M半徑范圍內(nèi)有1組疑似樁腿坑組成的鉆井船活動(dòng)痕跡；

(2)已建某CEPD平臺(tái)北側(cè)存在一處海底凸起區(qū)，呈近似南北向分布。

由于某PRP平臺(tái)(新建)與某CEPD平臺(tái)(已建)通過45m棧橋連接，兩平臺(tái)距離很近，所以在調(diào)查報(bào)告中描述的樁腿坑組成的鉆井船活動(dòng)痕跡和由南向北海底凸起區(qū)域距離PRP平臺(tái)場(chǎng)址也很近，對(duì)PRP導(dǎo)管架的就位以及就位后的導(dǎo)管架的水平度可能產(chǎn)生不利影響。下文就這兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行核實(shí)，并評(píng)估影響或提出解決方案。

在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，首先應(yīng)對(duì)導(dǎo)管架的平臺(tái)坐標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的核實(shí)，做到基本數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。PRP平臺(tái)和CEPD平臺(tái)的平臺(tái)坐標(biāo)來源有兩處：調(diào)查報(bào)告和油田總布置圖。將兩份資料中的平臺(tái)坐標(biāo)列入表1，對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩份資料中CEPD平臺(tái)的坐標(biāo)一致，PRP平臺(tái)坐標(biāo)稍有差異，距離差值約43.6m。經(jīng)過同基本設(shè)計(jì)方核實(shí)后得知，PRP平臺(tái)在ODP前期設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)方案有過變化，導(dǎo)致平臺(tái)移位。但基本設(shè)計(jì)方未及時(shí)更新位移后的平臺(tái)坐標(biāo)和相應(yīng)的導(dǎo)管架就位水深數(shù)據(jù)，因此基本設(shè)計(jì)導(dǎo)管架設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中的PRP平臺(tái)場(chǎng)址水深以及網(wǎng)格間距1m的水深圖均是基于調(diào)查報(bào)告中的平臺(tái)坐標(biāo)。

詳細(xì)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)址坐標(biāo)不一致的問題，將此問題反饋給業(yè)主方，經(jīng)過業(yè)主方核實(shí)后通知：目前PRP平臺(tái)場(chǎng)址坐標(biāo)應(yīng)以油田布置圖中坐標(biāo)為準(zhǔn)，導(dǎo)管架的設(shè)計(jì)水深為68.6m，并同時(shí)獲得業(yè)主方提供的導(dǎo)管架場(chǎng)址網(wǎng)格間距1m的水深圖。通過確認(rèn)后的場(chǎng)址坐標(biāo)以及相關(guān)的場(chǎng)址網(wǎng)格間距1m水深圖。進(jìn)行鉆井船樁腿坑風(fēng)險(xiǎn)和海底凸起風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

表1 平臺(tái)坐標(biāo)

2 鉆井船樁腿坑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

為便于樁靴的貫入和拔出，并增加鉆井船在操作和環(huán)境荷載下的在位穩(wěn)定性，鉆井船的樁靴一般設(shè)計(jì)成扁平的紡錘狀，即所謂的 Spudcan。當(dāng)遇到較軟的粘土層時(shí)，鉆井船樁靴最終入泥較深，在貫入過程中要排開大量土體。排開大量的土體，會(huì)造成場(chǎng)址表層圖的凸凹不平，而樁靴入泥的位置會(huì)形成一個(gè)較大的基坑。對(duì)于導(dǎo)管架海上安裝存在較大的質(zhì)量安全隱患。在經(jīng)歷多次插拔樁及處理作業(yè)后，樁靴坑內(nèi)土體組成及工程特性有較大的改變，會(huì)造成表層土的土質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化，從而影響到導(dǎo)管架座底時(shí)候的穩(wěn)性以及土壤的承載力，影響到導(dǎo)管架的水平度。

對(duì)此，我們對(duì)于鉆井船樁腿坑位置進(jìn)行了詳細(xì)的分析。CEPD平臺(tái)為已建平臺(tái)，從相關(guān)的調(diào)查資料已知，CEPD平臺(tái)周邊有鉆井船進(jìn)行相關(guān)的就位施工。通過平臺(tái)坐標(biāo)，得到兩平臺(tái)相對(duì)關(guān)系圖。

圖1為PRP平臺(tái)和CEPD平臺(tái)相對(duì)關(guān)系圖，將下圖中兩個(gè)平臺(tái)放入調(diào)查報(bào)告的水深圖中，并使CEPD平臺(tái)基準(zhǔn)點(diǎn)重合，得到PRP平臺(tái)與樁腿坑和海底凸起的位置關(guān)系圖。

圖1中三角形區(qū)域?yàn)槟虾Ｋ奶?hào)平臺(tái)2002年就位三樁位置；鉆井船輪廓為2014—2015年的就位位置；圓圈為調(diào)查報(bào)告中給出的疑似樁腿坑痕跡。從圖上可以看出，鉆井船兩次就位位置的樁靴輪廓均未超過圓圈的覆蓋范圍，而灰色圓圈與PRP導(dǎo)管架裙樁套筒的最近距離為20.6m，由此判斷此組樁腿坑對(duì)PRP導(dǎo)管架就位影響較小。

圖1 平臺(tái)相對(duì)位置圖及PRP場(chǎng)址水深圖局部

3 海底凸起風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)工程施工計(jì)劃，PRP導(dǎo)管架海上安裝時(shí)間窗口為8～10月份，從環(huán)境數(shù)據(jù)報(bào)告中的的按月的流速和波高概率分布表和相關(guān)海域非臺(tái)風(fēng)工況的風(fēng)、浪、流主極值，結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)格書中的主極值和坐底環(huán)境條件進(jìn)行歸納分析。此時(shí)間窗口海上安裝條件惡劣。由于海上安裝環(huán)境條件差，如果場(chǎng)址的水平度無法滿足要求，會(huì)產(chǎn)生作業(yè)船舶長(zhǎng)時(shí)間的天氣待機(jī)以及重大的作業(yè)施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)管架無法順利就位甚至作業(yè)機(jī)具產(chǎn)生損害等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)此，對(duì)于海底水平度評(píng)估就顯得至關(guān)重要。從圖1中可以看出，在已建平臺(tái)的北側(cè)，有一處狹長(zhǎng)區(qū)域即為海底凸起區(qū)，PRP平臺(tái)理論就位位置約有一半面積位于灰色圈內(nèi)，結(jié)合PRP場(chǎng)址等深線(圖2)可知，PRP平臺(tái)理論就位位置水深的最高和最低點(diǎn)相差約1.0m。由于PRP平臺(tái)場(chǎng)址表層土承載力很差，導(dǎo)致PRP導(dǎo)管架防沉板過大，如果將防沉板做成“傾斜”來滿足場(chǎng)址不平度要求，難度很大。

從圖2分析，靠近ROWA的防沉板矩形區(qū)域水深變化趨勢(shì)為由北向南逐漸變深，水深變化范圍68.6m～69.5m，根據(jù)各深度所占面積加權(quán)平均得到平均水深約69.1m；靠近ROWB的防沉板矩形區(qū)域水深變化趨勢(shì)為由北向南逐漸變淺，水深變化范圍69.0m～68.5m，根據(jù)各深度所占面積加權(quán)平均得到平均水深約68.8m?？紤]到土壤承載力等因素，防沉板需要入泥0.5m，最終得到的防沉板底面標(biāo)高：ROWA防沉板為-69.6m，ROWB防沉板為-69.3m，如圖2所示。

圖2 PRP平臺(tái)場(chǎng)址等深線及防塵板標(biāo)高

從上述的理論分析，可以看出場(chǎng)址的水平度差，導(dǎo)管架就位位置處在海底凸起部，從下表2土壤數(shù)據(jù)報(bào)告可以看出，場(chǎng)址的表層土土質(zhì)為非常軟至稍硬的粉質(zhì)粘土，在土層深度從0～4m區(qū)間，土壤的不排水抗剪強(qiáng)度只有1～15kPa，即使在極為水平的場(chǎng)址上，導(dǎo)管架的防沉板都要設(shè)計(jì)的非常大。以此來滿足座底時(shí)導(dǎo)管架的穩(wěn)性要求以及土壤承載力要求。

表2 表層土承載力

根據(jù)目前場(chǎng)址所在的位置，導(dǎo)管架處在一處高差為1米的坡處，場(chǎng)址表層土承載力無法滿足規(guī)范中設(shè)計(jì)的穩(wěn)性和承載力的要求。對(duì)此，需要對(duì)于場(chǎng)址進(jìn)行平整后進(jìn)行導(dǎo)管架安裝，即需要將導(dǎo)管架就位場(chǎng)址位置進(jìn)行相關(guān)的水下吹掃及平整工作。考慮到場(chǎng)址是在一處坡起處，如將整改坡進(jìn)行平整。一方面，會(huì)產(chǎn)生高額的施工費(fèi)用，至少需要千萬元以上。另一方面，會(huì)導(dǎo)致平整后的土壤承載力不均勻，可能會(huì)因?yàn)楸韺油镣寥莱休d力的不同，帶來新的導(dǎo)管架不平度問題。因此，考慮將導(dǎo)管架的防沉板進(jìn)行了南北兩側(cè)階梯型的布置，對(duì)于防塵板布置的區(qū)域進(jìn)行局部的場(chǎng)址平整，以盡可能的保證場(chǎng)址表層土土壤承載力的相同。并需要結(jié)合安裝承包商在防沉板與導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)連接之前提供最新的1m網(wǎng)格水深圖，每塊防沉板的最終標(biāo)高應(yīng)取決于最新的水深圖進(jìn)行相關(guān)的評(píng)估和相關(guān)的設(shè)計(jì)。根據(jù)防沉板的設(shè)計(jì)最終決定相關(guān)的場(chǎng)址平整的區(qū)域，以保證導(dǎo)管架安全順利的就位。

4 結(jié)語

根據(jù)對(duì)于某新建平臺(tái)的就位質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，有效的發(fā)現(xiàn)場(chǎng)址就位條件較為復(fù)雜，如沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)候會(huì)出現(xiàn)較多的浮吊待機(jī)等情況的發(fā)生。及時(shí)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及有效的方式去解決質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目順利實(shí)施是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

本次場(chǎng)址就位的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)論以及后續(xù)措施如下：

(1)經(jīng)過評(píng)估，判斷出PRP平臺(tái)在可研階段進(jìn)行過場(chǎng)址移位，在導(dǎo)管架施工前安裝承包商應(yīng)再次同業(yè)主方核實(shí)平臺(tái)場(chǎng)址坐標(biāo)，以保證安裝的準(zhǔn)確性；

(2)平臺(tái)場(chǎng)址位置就位環(huán)境復(fù)雜，位于海底凸起區(qū)域。安裝承包商應(yīng)進(jìn)行二次海底掃查，提供最新的網(wǎng)格水深圖；

(3)詳細(xì)設(shè)計(jì)應(yīng)及早做出相關(guān)的防沉板設(shè)計(jì)方案，由于土壤承載力較差，導(dǎo)管架設(shè)計(jì)應(yīng)考慮防沉板入泥深度等；

(4)建議在安裝施工前，對(duì)于場(chǎng)址進(jìn)行局部的吹掃，平整，以保證導(dǎo)管架安裝的水平度，并應(yīng)注意安裝過程的就位精確度。