在役單點系泊FPSO新增柔性立管的安裝技術(shù)及應(yīng)用

傅文志 薛大智 劉耀江 彭海玲 王 昭

（深圳海油工程水下技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518067）

0 引言

柔性立管是連接海底管線與FPSO的通道，是海底管線的重要組成部分。對于新建FPSO來說，柔性立管的安裝屬于常規(guī)作業(yè)。由于油田后續(xù)開發(fā)的需要，已在位的FPSO需要接入新的柔性軟管，以擴大整個油氣田的生產(chǎn)規(guī)模，這時新增柔性立管的安裝就需要采用不同的方法。為了縮短安裝周期，減少對油田生產(chǎn)的影響，往往存在許多的限制，如何安全快速地完成立管安裝就成為技術(shù)難題。該文以FPSO“海洋石油118”新增柔性立管的安裝為例，對已在位的FPSO，如何快速完成新增立管的安裝進行闡述。

1 APL型單點和柔性立管系統(tǒng)

單點系泊系統(tǒng)SPM（Single point mooring system）的主要作用是將FPSO定點系泊在作業(yè)海域，F(xiàn)PSO可圍繞單點浮筒自由旋轉(zhuǎn)并具有風(fēng)向標效應(yīng)，在風(fēng)浪流作用下FPSO的受力最小，從而保證FPSO在海上長期安全地連續(xù)工作。國內(nèi)海上油氣田目前在役的單點系泊系統(tǒng)主要由挪威APL、美國SOFEC、瑞士SBM以及荷蘭Bluewater等幾家公司設(shè)計和制造，其中南海海域FPSO采用的單點系泊系統(tǒng)均為內(nèi)轉(zhuǎn)塔型，根據(jù)生產(chǎn)廠家的不同[1]?！昂Ｑ笫?18”的單點系泊系統(tǒng)屬于APL型，浮筒呈錐形，是可解脫式的系泊系統(tǒng)。柔性立管（也稱為動態(tài)軟管）連接單點浮筒和水下基盤，主要包括防彎器、浮球和軟管等組成部分，如圖1所示。

圖1 柔性立管構(gòu)成示意圖

2 新增動態(tài)立管安裝工藝

以“海洋石油118”新增立管的安裝為例，其主要安裝工作包括柔性立管鋪設(shè)，單點艙內(nèi)工藝管線移位，提拉絞車布置，柔性立管提拉及永久錨固。下面對各施工步驟進行詳細說明。

2.1 FPSO限位作業(yè)

在新增柔性立管的安裝階段，安裝船需要長時間在FPSO活動區(qū)域內(nèi)作業(yè)，為了避免FPSO自由繞單點旋轉(zhuǎn)時對立管安裝活動造成影響，采用3條拖輪對FPSO進行限位，將FPSO艏向限定在指定角度。3條限位船通過從FPSO船尾牽引限位拖纜來限制FPSO的旋轉(zhuǎn)。限位作業(yè)受海況影響，將限位區(qū)域劃根據(jù)FPSO艏向偏離角度分為正常作業(yè)區(qū)（0～20°），警戒區(qū)（20°～40°），撤離區(qū)（＞40°）3個區(qū)域。3條拖輪能將FPSO限制在綠色區(qū)域時，立管安裝作業(yè)可正常進行。當(dāng)海況較差時，3條拖輪可能無法有效限制FPSO的活動，F(xiàn)PSO進入警戒區(qū)和撤離區(qū)域時，應(yīng)注意警戒或撤離，立管安裝作業(yè)中止，安裝船撤離，如圖2所示。

2.2 提拉絞車布置

通過現(xiàn)場調(diào)研，單點艙內(nèi)空間狹小，無法將額定工作負荷為25 t的絞車（自重在10 t以上）轉(zhuǎn)運到單點艙內(nèi)，因此將新增柔性立管提拉絞車布置在FPSO主甲板上。絞車鋼絲繩經(jīng)過定滑輪轉(zhuǎn)向后，穿過單點艙頂部艙口進入單點艙內(nèi)，并再次經(jīng)過多個定滑輪轉(zhuǎn)向后，最終將提拉方向調(diào)整到柔性立管通道（I-TUBE）軸線方向上。在提拉作業(yè)開始前，為了驗證絞車和各個導(dǎo)向定滑輪的可靠性，進行了拉力測試。

圖2 限位區(qū)域示意圖

2.3 單點艙內(nèi)工藝管線移位和提拉支架的安裝

單點艙內(nèi)滑環(huán)組周邊的工藝管線和電纜等較為密集，預(yù)先確認需要移位的工藝管線、電纜和結(jié)構(gòu)平臺，合理的移位方式可以最大限度地減小工作量，縮短施工周期和FPSO停產(chǎn)時間。提拉支架的設(shè)計既要滿足提拉作業(yè)的需要，還需要預(yù)先考慮進入單點艙的方式。單點艙內(nèi)空間狹小，不便于轉(zhuǎn)移大件物品，提拉支架則是將構(gòu)件通過單點艙頂部艙口吊裝進入單點艙，然后在艙內(nèi)完成組裝，如圖3所示。

圖3 提拉支架

2.4 柔性立管起始鋪設(shè)

柔性立管的鋪設(shè)是由安裝船靠近FPSO從單點浮筒往基盤（PLEM）方向鋪設(shè)。提拉絞車鋼絲繩下放穿過I-TUBE直達浮筒下方，由ROV在水下實現(xiàn)與安裝船引纜的連接，如圖4所示。然后安裝船下放立管首端入水，同時逐漸回收提拉絞車鋼絲繩，如圖5所示。

2.5 柔性立管正常鋪設(shè)

繼續(xù)柔性立管鋪設(shè)，依次安裝浮子，同時抽拉絞車回收，柔性立管首端逐漸接近STP浮筒，潛水員完成柔性立管首端臨時懸掛，如圖6所示。

圖4 抽拉絞車鋼絲繩水下傳遞

圖5 動態(tài)立管首端下放入水

圖6 柔性立管浮子安裝

2.6 柔性立管末端下放

待柔性末端脫離滾筒后，連接甲板回拉絞車，打開張緊器，使用回拉絞車繼續(xù)下放柔性立管。在甲板工作平臺上完成吊機及配重塊連接后，在吊機及絞車協(xié)助下，將柔性立管末端下放入水，如圖7所示。

圖7 柔性立管末端下放

2.7 柔性立管提拉進單點艙

柔性立管末端在海底就位后，主作業(yè)船撤離。在空潛協(xié)助下，使用油輪上預(yù)布的絞車及提拉絞車，完成柔性立管首端的最終提拉，直至到達I-TUBE頂部并完成永久錨固。

3 結(jié)語

“海洋石油118”新增柔性立管的安裝是國內(nèi)首例FPSO不解脫、滑環(huán)組不移位情況下動態(tài)立管提拉及鋪設(shè)作業(yè)。

在作業(yè)過程中有以下7條經(jīng)驗值得借鑒：1） 船舶資源的選擇，裝船布置圖的針對性設(shè)計。2） 鋪設(shè)方向的選擇，浮子的安裝及下水方法，在鋪設(shè)過程中軟管長度和船位控制關(guān)系。3） APL型單點新增立管采用移除滑環(huán)組的做法來完成安裝，其施工周期長，對油田產(chǎn)量影響較大。通過新增絞車和使用多個定滑輪導(dǎo)向的方式避開滑環(huán)組的遮擋，可以有效地縮短新增立管安裝周期、減少油田停產(chǎn)時間。4） 柔性立管提拉作業(yè)階段，F(xiàn)PSO需要停產(chǎn)，安裝船如果不能在FPSO計劃停產(chǎn)期間進行柔性立管安裝，就可以提前將柔性立管臨時懸掛在單點浮筒底部，后期不需要安裝船介入，僅由空潛直接在FPSO上完成立管的提拉作業(yè)。該方法在“海洋石油118”新增立管安裝過程中得到了實際應(yīng)用，非常有利于靈活安排安裝船的作業(yè)計劃，不受FPSO停產(chǎn)時間的限制。5） 柔性立管提拉作業(yè)限制條件多，主要有以下限制。艏吃水限制，“海洋石油118FPSO”在正常生產(chǎn)期間的艏吃水在9 m～13 m，該吃水狀態(tài)下單點艙內(nèi)I-TUBE頂部密封板位于海平面以下，打開后，海水將不斷地涌入單點艙，僅在艏吃水小于7.5 m時才不會進水，因此，提拉立管進入單點艙作業(yè)只能選擇在FPSO提油后（停產(chǎn)期間剛好滿足此條件），并將FPSO艏吃水調(diào)整至適當(dāng)位置時才能進行。提拉絞車布置受限，單點艙內(nèi)空間狹小且大型絞車無法進入，因此推薦采用將絞車布置在艙外露天甲板，通過數(shù)個定位滑輪來調(diào)整提拉方向的方法。FPSO船位限制，F(xiàn)PSO相對于單點浮筒是自由旋轉(zhuǎn)的，將絞車布置在艙外以后，絞車鋼絲繩通過定滑輪導(dǎo)向進入單點艙，如果不限定FPSO艏向，當(dāng)FPSO繞單點轉(zhuǎn)動時，單點艙內(nèi)被鋼絲繩掃過的結(jié)構(gòu)、柔性立管和絞車將發(fā)生損壞?？紤]到該風(fēng)險，F(xiàn)PSO應(yīng)該采用拖輪對油輪進行限位，在提拉作業(yè)期間，F(xiàn)PSO艏向偏差范圍應(yīng)該嚴格限制在特定范圍內(nèi)（118限位要求為±3 °），以充分保障立管提拉作業(yè)安全。6） 封閉空間進行熱工作業(yè)，危險性高。單點艙屬于封閉空間，且容易泄漏和聚集可燃性油氣，因此在艙內(nèi)進行焊接和熱切割等熱工作業(yè)，危險性很高。選擇在油田計劃停產(chǎn)期間進行立管安裝作業(yè)，可以大大地降低作業(yè)風(fēng)險。同時對艙內(nèi)作業(yè)的多種風(fēng)險應(yīng)逐一進行分析，采取通風(fēng)和消防等方面的防范措施。7） 水上水下多工種配合同時作業(yè)，作業(yè)難度大。立管提拉作業(yè)涉及安裝船作業(yè)、潛水作業(yè)、單點艙內(nèi)作業(yè)、主甲板絞車操作和FPSO限位作業(yè)等水上水下多工種配合同時作業(yè)。

施工前，應(yīng)該召集各作業(yè)單位梳理作業(yè)流程，統(tǒng)一指揮權(quán)，明確注意事項和應(yīng)急辦法等，確保立管提拉作業(yè)的順利進行。