墨西哥灣模塊鉆機(jī)搬遷方案優(yōu)化分析

張 君

（中海油田服務(wù)股份有限公司，北京 101149）

0 引言

2006—2007 年，中國海油抓住發(fā)展機(jī)遇，在墨西哥灣布置了4 套模塊鉆機(jī)并搶占美洲市場。當(dāng)時(shí)是委托國內(nèi)一家海洋工程設(shè)計(jì)公司進(jìn)行安裝設(shè)計(jì)，每套模塊鉆機(jī)由5 個(gè)大撬塊和若干輔助小撬塊組成，主要撬塊重量為400～700 t（圖1），在國內(nèi)船廠完成建造后由自航干駁運(yùn)輸?shù)侥鞲鐬嘲惭b調(diào)試。安裝方案為：使用1 艘1600 t 浮吊，2 艘駁船，2 艘定位港托，在錨地將五大模及附屬小撬塊從自航干駁運(yùn)吊至2 艘駁船上，2 艘駁船和浮吊同時(shí)航行至目標(biāo)平臺，按設(shè)計(jì)吊裝順序依次安裝。

圖1 主要撬塊實(shí)圖及重量

1 原搬遷方案

由于模塊鉆機(jī)從一個(gè)平臺搬遷至目標(biāo)平臺，吊裝工作量和順序基本相同，搬遷方案委托原模塊安裝海工設(shè)計(jì)公司，設(shè)計(jì)方案是基于當(dāng)年的安裝方案稍作局部修改。由于該方案在當(dāng)初安裝時(shí)已經(jīng)成功實(shí)施并被證實(shí)安全、可靠，所以易于通過甲方（PEMEX 墨西哥國家石油公司）和保險(xiǎn)公司委托的第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)的審核。

1.1 搬遷使用的大型裝備

（1）浮吊1 艘。技術(shù)參數(shù)：吊重1600 t，吊高85 m，工作半徑80 m。

（2）駁船2 艘。技術(shù)參數(shù)：1 艘駁船（帶5000 HP 拖拽拖輪，HP：英制馬力，1 HP=0.745 7 kW）甲板面積≥91.5 m×30 m，甲板載荷≥25 Mt/m2；另1 艘駁船（帶5000 HP 拖拽拖輪）甲板面積≥91.5 m×28 m，甲板載荷≥15 Mt/m2。

（3）輔助定位港作拖輪2 艘，技術(shù)參數(shù)：5000 HP。

1.2 搬遷計(jì)劃

（1）搬遷工期。COSL2 平臺距離目標(biāo)平臺約52 海里（1 海里=1.852 km），按駁船一般速度4 海里/h 的航行速度制定整個(gè)模塊搬遷期間的吊裝計(jì)劃，使用2 艘駁船，2 艘定位港作拖輪，根據(jù)當(dāng)年安裝時(shí)的工程經(jīng)驗(yàn)，計(jì)劃工期為7 d（表1）。

表1 原搬遷方案計(jì)劃工期

（2）撬塊在大駁船上的布置（圖2）。

圖2 大駁船甲板布置

（3）撬塊在小駁船上的布置（圖3）。

圖3 小駁船甲板布置

1.3 大型裝備使用費(fèi)用構(gòu)成

1.3.1 大型裝備市場價(jià)格

大型海工裝備的租賃使用費(fèi)用是模塊搬遷工程項(xiàng)目的主要成本部分。主要費(fèi)用構(gòu)成為浮吊使用費(fèi)，駁船使用費(fèi)，定位拖輪使用費(fèi)。根據(jù)與甲方簽訂的作業(yè)合同規(guī)定，模塊搬遷期間，甲方將提供10 d 浮吊免費(fèi)使用時(shí)間，超出10 d 的部分將按25 萬美元/d 付費(fèi)。合理控制大型裝備使用費(fèi)用對整體模塊搬遷項(xiàng)目的費(fèi)用控制尤為關(guān)鍵。根據(jù)大型裝備規(guī)格條件，在墨西哥灣充分進(jìn)行市場調(diào)研，價(jià)格情況見表2。

表2 大型海工裝備租賃價(jià)格清單

1.3.2 原搬遷方案大型海工裝備費(fèi)用計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，原搬遷方案總費(fèi)用為1 248 202.22 美元（表3）。

表3 原搬遷方案費(fèi)用明細(xì)

2 優(yōu)化后的搬遷方案

2.1 優(yōu)化方案分析基礎(chǔ)

2.1.1 基于實(shí)際

原搬遷方案是基于原模塊的安裝方案進(jìn)行少量改動形成的，但模塊鉆機(jī)已安裝調(diào)試并在平臺上使用約10 年時(shí)間，模塊鉆機(jī)拆除打包需要搬遷前完成大量工作?；趯?shí)際考慮，如果能把部分模塊打包工作融入模塊吊裝期間，將節(jié)省可觀的工時(shí)。

另外，現(xiàn)有平臺與搬遷目標(biāo)平臺的距離，將直接影響駁船的航行時(shí)間，使用2 艘駁船同時(shí)運(yùn)輸，一艘駁船模塊上駁安裝，另一艘駁船將待命等待。如果至目標(biāo)平臺航行時(shí)間短，用一艘駁船來回運(yùn)輸?shù)跹b總費(fèi)用，與2 艘駁船同時(shí)運(yùn)輸?shù)跹b總費(fèi)用進(jìn)行對比，得出哪種方式更利于節(jié)省費(fèi)用。

2.1.2 安全、質(zhì)量、進(jìn)度、費(fèi)用分析

大型模塊的海上吊裝和駁船運(yùn)輸是高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，使用2 艘駁船同時(shí)運(yùn)輸方案，涉及交叉作業(yè)，會產(chǎn)生更多次的靠泊作業(yè)，吊裝風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)更大。從項(xiàng)目整體質(zhì)量控制考慮，單一駁船運(yùn)輸，同一套操作隊(duì)伍，溝通更加順暢，方案理解更為透徹，對項(xiàng)目吊裝整體的質(zhì)量和安全控制更為有利。

2.1.3 可行性分析

由于浮吊10 d 免費(fèi)使用時(shí)間是費(fèi)用控制基本，浮吊日費(fèi)非常高，吊裝計(jì)劃不能超過10 d，這是優(yōu)化方案的基本目標(biāo)。

1 艘駁船運(yùn)輸方案實(shí)施的一個(gè)難點(diǎn)是墊墩在駁船上的布置問題（焊接固定）。原2 艘駁船運(yùn)輸方案中，每艘駁船動員前在碼頭提前完成墊墩的定位、安裝，以減少駁船的使用時(shí)間。每個(gè)模塊的墊墩都是獨(dú)立的，不能替代，1 艘駁船運(yùn)輸方案中第一趟船運(yùn)輸安裝完畢后，需要割掉第一船墊墩，安裝第二船DESA 和DESB撬塊的墊墩。經(jīng)研究，通過重新設(shè)計(jì)墊墩在駁船甲板上的布置，可以在空余位置提前布置1/2 的第二趟船的墊墩，把占用吊裝時(shí)間降到最短。

總體比較，優(yōu)化后的新方案安全和質(zhì)量控制更優(yōu)，項(xiàng)目成本更低，方案可行。

2.2 優(yōu)化后使用的大型裝備

（1）浮吊1 艘。技術(shù)參數(shù)：吊重1600 t，吊高85 m，工作半徑80 m。

（2）駁船1 艘（帶5000 HP 拖拽拖輪）。技術(shù)參數(shù)：甲板面積≥91.5 m×30 m，甲板載荷≥25 Mt/m2。

（3）輔助定位港作拖輪1 艘（5000 HP）。

2.3 優(yōu)化后搬遷計(jì)劃

COSL2 平臺距離目標(biāo)平臺約52 海里，按駁船一般速度4 海里/h 的航行速度制定整個(gè)模塊搬遷期間的吊裝計(jì)劃，使用1 艘駁船，1 艘定位拖輪，計(jì)劃工期為8.5 d（表4）。

表4 優(yōu)化后搬遷方案計(jì)劃工期

2.4 優(yōu)化后駁船布置

（1）撬塊在第一趟駁船的布置（圖4）。

圖4 第一趟駁船甲板布置

（2）撬塊在第二趟駁船的布置（圖5）。

圖5 第二趟駁船甲板布置

2.5 優(yōu)化后搬遷方案大型海工裝備費(fèi)用計(jì)算（表5）

表5 優(yōu)化后搬遷方案費(fèi)用明細(xì)

經(jīng)計(jì)算，優(yōu)化后搬遷方案總費(fèi)用為883 033.22 美元。說明：實(shí)際工期8.5 d。第二趟駁船靠上平臺后提前半天解租拖輪（租期8 d），吊裝完成后由于天氣原因駁船晚解租半天（租期9 d）。

3 優(yōu)化效果

3.1 吊裝時(shí)間可控，大型海工裝備資源使用最優(yōu)

對比優(yōu)化后方案，大型裝備使用時(shí)間為8.5 d，原方案大型裝備使用時(shí)間為7 d，工期增加1.5 d。但沒有超出PEMEX 甲方合同規(guī)定的10 d 免費(fèi)使用時(shí)間。工期相對可控，但大型裝備資源減少了1 艘小駁船，1 艘定位拖輪的投入使用，使大型裝備資源達(dá)到最優(yōu)的配置（圖6）。

圖6 大型海工裝備吊裝現(xiàn)場

3.2 減少項(xiàng)目投入成本

經(jīng)前面分析，老方案大型裝備資源使用總費(fèi)用共1 248 202.22美元，優(yōu)化后方案使用時(shí)間多1.5 d，但減少1 艘小駁船，1 艘定位拖輪，大型裝備資源使用總費(fèi)用共883 033.22 美元。減少項(xiàng)目投入成本約36.5 萬美元。

3.3 降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)

由于是同一艘駁船，保險(xiǎn)公司、甲方檢驗(yàn)審核工作相對減少，現(xiàn)場監(jiān)理更具有針對性。

駁船為同一作業(yè)團(tuán)隊(duì)，與項(xiàng)目組、浮吊方溝通更為順暢，方案執(zhí)行更到位，避免多方聯(lián)合作業(yè)、語言障礙等問題，導(dǎo)致增加工程風(fēng)險(xiǎn)。

墨西哥灣海況復(fù)雜，海上大型吊裝運(yùn)輸施工受海洋天氣影響非常大，存在的風(fēng)險(xiǎn)更大。減少交叉作業(yè)，更方便高效管理，降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 使用效果

中海油服完成首次國外海上模塊鉆機(jī)搬遷，并創(chuàng)造了PEMEX（墨西哥國家石油公司）歷史上工期最短的模塊鉆機(jī)搬遷工程。

4 應(yīng)用價(jià)值

（1）降低項(xiàng)目成本。模塊搬遷優(yōu)化方案可減少大型裝備駁船資源1/2 使用量，為項(xiàng)目降低成本30～40 萬美元。

（2）降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。墨西哥灣海況復(fù)雜，大型裝備資源匱乏，模塊搬遷方案優(yōu)化能很好控制大型裝備資源交叉作業(yè)，控制項(xiàng)目溝通、方案執(zhí)行等風(fēng)險(xiǎn)管控要素。

（3）提高客戶滿意度。實(shí)際浮吊使用時(shí)間遠(yuǎn)低于PEMEX 合同中規(guī)定的10 d，不僅未發(fā)生任何額外浮吊使用費(fèi)，還為PEMEX 節(jié)省大量浮吊成本，與作業(yè)者實(shí)現(xiàn)雙贏。獲得更高的客戶滿意度，在競爭日益激烈的情況下為市場開拓打下基礎(chǔ)。

（4）普適性。墨西哥灣的兩大油田庫瑪扎和坎特雷有20 多套模塊鉆機(jī)在作業(yè)，各個(gè)區(qū)塊之間距離不遠(yuǎn)，此方案具有一定的普適性。