S-LAY鋪管船鋪設(shè)效率分析

韓延波(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

在國(guó)際低油價(jià)背景下，海洋石油工程業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，國(guó)際海工市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常的殘酷，對(duì)于一條鋪管船的海管鋪設(shè)效率就能決定她得命運(yùn)，海管鋪設(shè)效率提高不上去，在國(guó)際海工市場(chǎng)就沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力，就會(huì)被市場(chǎng)淘汰。

深水鋪管起重船海洋石油201是我國(guó)自主設(shè)計(jì)和建造的第一個(gè)深水海洋石油開(kāi)發(fā)設(shè)備，總體技術(shù)水平和作業(yè)能力在國(guó)際同類工程船舶中處于領(lǐng)先地位，同時(shí)標(biāo)志著我國(guó)海洋石油深水開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)質(zhì)性啟動(dòng)，也是中國(guó)海洋石油實(shí)施海洋深水戰(zhàn)略，建造深水勘探裝備的重要項(xiàng)目之一，她的設(shè)計(jì)海管鋪設(shè)速度為10 公里/天(鋼管外徑6”～22”)和5 公里/天(鋼管外徑24”～48”)，但是這個(gè)鋪設(shè)速度只是理論上的，沒(méi)有考慮天氣、設(shè)備故障、返修、人員操作水平、海管制造公差等因素，在實(shí)際鋪設(shè)過(guò)程中遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)效率。

1 海管鋪設(shè)方式對(duì)比

海底管線鋪設(shè)方式有多種，常規(guī)的有S-LAY、J-LAY、ROLL-LAY、底拖法、浮拖法等，其中最為常見(jiàn)的為S-LAY和J-LAY兩種，S-LAY為所有工作站在鋪管船上沿船長(zhǎng)方向水平布置，海管在作業(yè)線上經(jīng)過(guò)接長(zhǎng)，最終通過(guò)船尾托管架下水，管線在船上到海底保持S型曲線，因此被稱為S-LAY，它的特點(diǎn)是鋪設(shè)速度快，缺點(diǎn)是為了保持海管的S型曲線形態(tài)需提供足夠大的張力，對(duì)鋪管船的推力及張緊器能力要求比較高，而且管線的上彎段應(yīng)力比較大，對(duì)海管在鋪設(shè)過(guò)程中的疲勞損失影響較大，一旦船舶失位容易導(dǎo)致斷管；J-LAY是作業(yè)線在J-LAY塔上豎直方向布置，他的優(yōu)點(diǎn)是由于海管豎直鋪設(shè)，避免了上彎段的高應(yīng)力區(qū)，而且海管在水平方向分力很小，對(duì)船舶推力要求較低，缺點(diǎn)是鋪設(shè)效率較低。

2 S-LAY鋪設(shè)工序構(gòu)成

海底管線的規(guī)格及形式多種多樣，較常見(jiàn)的管徑從6＂到36＂不等，還有水泥配重層管、CRA復(fù)合管、雙層保溫管、子母管等多種形式，其中最為常見(jiàn)的為單層水泥配重層管?，F(xiàn)就以此種規(guī)格海管為例剖析他的鋪設(shè)工序構(gòu)成(示意圖如圖1所示)，每一根海管在經(jīng)歷作業(yè)線接長(zhǎng)至入水所經(jīng)歷的工序包括：1、作業(yè)線上管；2、拉對(duì)中器；3、焊口組對(duì)；4、焊接；5、焊口檢驗(yàn)；6、節(jié)點(diǎn)防腐。

圖1 S-LAY海管鋪設(shè)示意圖

加上其他影響鋪設(shè)效率的因素，設(shè)備故障和返修因素(暫不考慮天氣因素，因每個(gè)項(xiàng)目海域不同季節(jié)不同天氣影響所占比例差別非常大)，海管鋪設(shè)效率構(gòu)成如表1所示。

表1 平管施工各工序時(shí)間

HYSY202在東海海域兩條海管施工的效率統(tǒng)計(jì)表(如表2所示)。

表2 海洋石油202船鋪設(shè)東海某項(xiàng)目?jī)蓷l海管效率

殘雪海管鋪管耗時(shí)及工作量效率統(tǒng)計(jì)如圖2所示。

圖2 殘雪海管鋪管耗時(shí)及工作量效率統(tǒng)計(jì)

黃巖14-1海管鋪管耗時(shí)及工作量效率統(tǒng)計(jì)如表3所示。

圖3 黃巖14-1海管鋪管耗時(shí)及工作量效率統(tǒng)計(jì)

3 影響效率因素及原因分析

綜合以上幾個(gè)項(xiàng)目海管鋪設(shè)的時(shí)間構(gòu)成，返修時(shí)間、設(shè)備故障時(shí)間以及其他因素造成的待機(jī)時(shí)間所占比例都較小，但是實(shí)際鋪設(shè)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到HYSY201船設(shè)計(jì)時(shí)的理論效率，因此人員因素是主要影響效率的因素[1]。

3.1 返修率因素

返修率的高低取決于幾個(gè)方面的原因，第一是焊接參數(shù)的設(shè)置是否合適；第二是對(duì)焊接質(zhì)量要求的嚴(yán)格程度；第三是海管制管時(shí)管端公差尺寸的控制。焊接參數(shù)是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果全部靠在實(shí)際鋪設(shè)中摸索經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)積累太慢，也浪費(fèi)海上寶貴的船天，建議在陸地使用一臺(tái)自動(dòng)焊機(jī)反復(fù)做實(shí)驗(yàn)，調(diào)整好焊接參數(shù)，長(zhǎng)期受益。焊接質(zhì)量的嚴(yán)格程度取決于規(guī)格書(shū)要求，在海上施工前，要對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底，要讓每位參與施工的人員對(duì)焊接操作的電流、電壓、焊接速度、焊材了然于心，通過(guò)嚴(yán)格管理焊接過(guò)程來(lái)減少焊接返修比例。海管管端的尺寸公差需在制管過(guò)程中，要求制管廠家嚴(yán)格按照規(guī)格書(shū)要求控制精度[2]。在海管到貨后，安排檢驗(yàn)人員對(duì)所有的海管壁厚及橢圓度進(jìn)行測(cè)量，將壁厚相近的管線在裝船時(shí)同時(shí)裝船，通過(guò)這個(gè)管理動(dòng)作減少海管的打磨、焊接工作量，從而提高焊接效率。

3.2 設(shè)備故障因素

鋪管設(shè)備故障率影響最大的為對(duì)中器和坡口機(jī)，目前公司用的較多的對(duì)中器為serimax和洛陽(yáng)德平，對(duì)于故障率較高的設(shè)備應(yīng)在項(xiàng)目前期準(zhǔn)備好充足的備件及備用設(shè)備，并在平時(shí)多進(jìn)行設(shè)備的維修保養(yǎng)，使其在鋪管過(guò)程中具備良好的狀態(tài)。

3.3 人員因素

人員因素包括人員的技術(shù)水平、熟練程度以及積極性[3]。人員的技術(shù)水平可以通過(guò)培訓(xùn)來(lái)提高，熟練程度則因人而異，可以建立有效的人員篩選機(jī)制，進(jìn)行優(yōu)勝劣汰，關(guān)鍵是施工人員的積極性，因?yàn)榈侥壳盀橹构久織l鋪管船的最高鋪設(shè)記錄都是在有積極有效的激勵(lì)機(jī)制前提下創(chuàng)造的，海洋石油201于在2013年在南海深水(約190米水深)某項(xiàng)目創(chuàng)造了每天3.5公里鋪設(shè)記錄，2014年在東海某項(xiàng)目創(chuàng)造了每天6公里的最高鋪設(shè)記錄。其次，如果能將鋪管船上施工的焊接人員固定化、定員化，這樣施工人員對(duì)施工環(huán)境、船舶特點(diǎn)、設(shè)備性能等了解更深，對(duì)施工效率是由極大提高的；同時(shí)經(jīng)常在船上進(jìn)行焊接作業(yè)，能讓焊接人員保持較好的焊接手感，從而提高工人的熟練度。

3.4 天氣因素

天氣因素影響主要包括大霧、大風(fēng)、涌浪等。風(fēng)、浪、涌等影響船舶穩(wěn)性并對(duì)海管安全性產(chǎn)生極大破壞，增加管線焊接難度，惡劣的天氣甚至造成船舶天氣待機(jī)，使施工處于完全停滯狀態(tài)。同時(shí)，惡劣的天氣會(huì)讓施工人員暈船，不易保持一種良好的狀態(tài)。

綜上所述影響一條鋪管船鋪設(shè)效率的因素是多方面的，有鋪管船自身性能的因素、鋪管設(shè)備(包括傳輸設(shè)備、焊接設(shè)備、檢驗(yàn)設(shè)備、防腐設(shè)備等)性能及故障率因素、海管管端精度因素、天氣因素、以及人員水平與積極性等因素。

4 結(jié)語(yǔ)

本次鋪管船鋪設(shè)效率分析，是經(jīng)過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的效率分析以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并且針對(duì)影響效率因素采取對(duì)應(yīng)應(yīng)對(duì)措施后，在后續(xù)的一些項(xiàng)目中鋪設(shè)效率得到明顯提升，大大降低了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)成本。