LPG回收系統(tǒng)工藝模塊的一體化建造

孫金麗，郭志芳，吳志星，趙山泉，吳松平

(1.海洋石油工程股份有限公司 特種設(shè)備分公司，天津 300450；2.海洋石油工程股份有限公司 建造事業(yè)部，山東 青島 266520)

0 引 言

某深水油田采用浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading，F(xiàn)PSO)、深水水下生產(chǎn)系統(tǒng)和海底連接管線進(jìn)行開發(fā)。深水水下生產(chǎn)系統(tǒng)的采油樹井口產(chǎn)油通過海底管線輸送至FPSO處理成合格原油后，存儲(chǔ)在FPSO的儲(chǔ)油艙內(nèi)，定期卸貨到穿梭油船。

深水水下生產(chǎn)系統(tǒng)開采出的原油伴生氣富含C3、C4等組分：如果按目前較為流行的做法將其送往FPSO上的火炬塔，以燃燒放空或冷放空(直接排放)等形式來處理，火炬燃燒將會(huì)產(chǎn)生大量黑煙，從而導(dǎo)致污染環(huán)境等問題；如果直接作為燃料氣又不滿足透平、鍋爐熱值等要求[1-2]。

與國內(nèi)主要運(yùn)營的FPSO[3-4]不同，某油田 FPSO上設(shè)置了一套輕烴分離液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas,LPG)回收、儲(chǔ)存、卸貨系統(tǒng)，控制排放天然氣熱值，為透平、鍋爐提供熱值合格的燃料氣，同時(shí)回收LPG產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。LPG回收系統(tǒng)模塊位于FPSO船首主甲板AP、AS、BS模塊上。

1 LPG大型工藝模塊一體化建造的必要性

隨著海洋工程行業(yè)飛速發(fā)展，模塊的需求量和尺寸急劇增加，一體化建造應(yīng)運(yùn)而生。模塊化、一體化建造由于在適應(yīng)性、效率、成本等諸多方面具有較大優(yōu)勢，近年來廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，尤其適用于FPSO上部模塊建造和集成。傳統(tǒng)的建造工藝受制于施工機(jī)械的能力、施工場地的限制等，建造施工過程受限較多，隨著施工能力的發(fā)展，配套設(shè)施的不斷進(jìn)步，一體化建造的深度和廣度也在不斷開拓。

實(shí)例FPSO上的LPG回收系統(tǒng)大型工藝模塊具有工藝復(fù)雜、結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸大、交付周期短等特點(diǎn)。圖1為該工藝模塊現(xiàn)場圖。此模塊上高度集成11臺(tái)設(shè)備、138 根管線，由于FPSO作業(yè)空間和起重機(jī)資源緊張，LPG工藝模塊須在總裝作業(yè)之前高度集成，即盡可能一體化、集成化建造。一體化建造高度集成了施工過程、實(shí)時(shí)跟蹤管控項(xiàng)目進(jìn)程和高效環(huán)保建造過程。

圖1 LPG工藝模塊現(xiàn)場

2 LPG工藝模塊一體化建造

LPG回收系統(tǒng)包括脫乙烷塔、脫丁烷塔和LPG工藝模塊。LPG工藝模塊集成了塔頂冷凝器、中間層再循環(huán)的回流罐、脫丁烷塔、脫乙烷塔加熱器以及塔底的回流泵和LPG汽化器等，系統(tǒng)設(shè)備清單如表1所示。工藝管廊布置于雙塔側(cè)，LPG儲(chǔ)罐布置于LPG工藝模塊右側(cè)，集成設(shè)備和輸入管線均靠近雙塔，輸出管線也在模塊右側(cè)。一體化建造施工需對(duì)項(xiàng)目總體布置、工藝流程、安裝情況有深入了解。

表1 系統(tǒng)設(shè)備清單 m

LPG工藝模塊一體化建造一般以單層水平片為基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)深度足夠的前提下，將此水平片的相關(guān)構(gòu)件、設(shè)備等在不影響運(yùn)輸、整體吊裝和整體組對(duì)的前提下，在施工預(yù)制場地盡可能安裝至水平片上，分階段實(shí)施整體噴涂、運(yùn)輸和吊裝，從而減少大型起重機(jī)使用量、防止環(huán)境污染、降低現(xiàn)場施工難度、提高工作效率，最終縮短建造工期。LPG工藝模塊一體化建造分為結(jié)構(gòu)水平片預(yù)制、預(yù)舾裝、噴涂、預(yù)安裝和分片總裝等5個(gè)階段。

2.1 預(yù) 制

LPG工藝模塊分為FL8.200水平片、FL13.000水平片、FL16.800水平片、FL20.500水平片和FL26.000水平片，以FL8.200水平片為例(見圖2)，主要進(jìn)行以下幾部分預(yù)制：

圖2 LPG工藝模塊各層水平片

(1)結(jié)構(gòu)水平片預(yù)制。注意預(yù)制時(shí)組對(duì)和焊接順序，焊接順序原則上自中間向四周施焊，為減少焊接變形，要求采用對(duì)稱焊。小梁焊接自中間向四周對(duì)稱施焊；節(jié)點(diǎn)處先腹板與腹板焊接，再翼緣與翼緣焊接。注意先點(diǎn)焊，在水平片基本成型后才可以滿焊。注意實(shí)時(shí)控制立柱之間尺寸。另外，需注意施工順序和施工空間問題，避免施焊困難，如在梁間節(jié)點(diǎn)與橢圓扣板交叉處，或距離外協(xié)構(gòu)件橢圓扣板較近處(見圖3)，需對(duì)外協(xié)構(gòu)件橢圓扣板的預(yù)制安裝時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)籌。

圖3 外協(xié)件與結(jié)構(gòu)件相交節(jié)點(diǎn)示例

(2)散件預(yù)制。各專業(yè)散件需統(tǒng)籌考慮，比如，機(jī)械專業(yè)有地漏、設(shè)備底座、設(shè)備吊軌吊梁等，配管專業(yè)有管線支架、管線吊架、通風(fēng)支架等，電儀專業(yè)有電儀支架、電儀馬腳、電儀吊架等。

(3)管線預(yù)制。注意現(xiàn)場口的設(shè)置，預(yù)先進(jìn)行與結(jié)構(gòu)模型的碰撞檢查工作，確保裝配無誤。

(4)各類外協(xié)構(gòu)件的外協(xié)預(yù)制。須嚴(yán)格控制橢圓扣板(框架結(jié)構(gòu)豎撐的節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)筋板)、熱滲鋅格柵、直梯斜梯欄桿等預(yù)制項(xiàng)目管理。

2.2 預(yù)舾裝

在結(jié)構(gòu)水平片F(xiàn)L8.200進(jìn)入噴涂車間前，在不影響組對(duì)、吊裝和運(yùn)輸?shù)那闆r下，在預(yù)制場地應(yīng)盡可能地將預(yù)制階段完成的散件、各類外協(xié)構(gòu)件安裝至水平片上,然后整體進(jìn)噴涂車間進(jìn)行噴涂。

可安裝的構(gòu)件包括：儀表專業(yè)的托架支架、火氣設(shè)備支架、接線箱支架、通信設(shè)備支架、馬腳、護(hù)管、接地片；電氣專業(yè)的托架支架、設(shè)備支架、設(shè)備底座、馬腳、護(hù)管、接地片；配管專業(yè)的管支架、地漏盒；通風(fēng)和舾裝專業(yè)的通風(fēng)支架；機(jī)械專業(yè)的設(shè)備底座(此處設(shè)備底座臨時(shí)就位不需要完全焊接)；等等。

上述構(gòu)件若與運(yùn)輸小車位置沖突、構(gòu)件高度超過小車運(yùn)載高度、構(gòu)件吊點(diǎn)或吊索具沖突、構(gòu)件與墊墩沖突以及影響拉筋立柱總裝階段的組對(duì)，則可不在此步驟進(jìn)行預(yù)舾裝，可在預(yù)安裝階段完成安裝。

2.3 涂 裝

在預(yù)制和預(yù)舾裝完成后，進(jìn)行整體水平片分階段整體噴涂。設(shè)備底座、管線吊架等整體噴涂可避免后期單獨(dú)噴砂噴漆、運(yùn)輸、焊接以及大量繁復(fù)的單獨(dú)打磨和補(bǔ)漆工作，從而減少環(huán)境污染、降低施工難度，提高工作效率，以達(dá)到縮短建造周期的目的。

2.4 預(yù)安裝

FL8.200結(jié)構(gòu)水平片完成噴涂作業(yè)后總裝作業(yè)開始前即為預(yù)安裝階段。在分片完成噴涂后，運(yùn)輸至備用場地的一體化墊墩上，進(jìn)行下一步的安裝與總裝。在預(yù)安裝階段可將預(yù)舾裝階段無法安裝、與運(yùn)輸車道碰撞的結(jié)構(gòu)散件以及具備安裝條件的管線、電氣儀表、設(shè)備(脫乙烷塔再沸器、脫丁烷塔再沸器)等安裝至分片上。

2.5 分片總裝

先需進(jìn)行水平片整體分片(包括機(jī)械設(shè)備、管線及電儀、配管各散件)的重心分析，布置臨時(shí)吊點(diǎn)，將高度一體化的FL8.200結(jié)構(gòu)水平片吊裝就位到總裝場地總裝墊墩與總裝結(jié)構(gòu)上，再將影響運(yùn)輸、吊裝作業(yè)的以及在前幾個(gè)階段無法安裝的結(jié)構(gòu)散件、管線和設(shè)備等完成總體安裝。

在此過程中還需注意以下幾點(diǎn)：(1)水平片上部的部分工件，如梯子、欄桿、擋水扁鐵、擋水半圓管、格柵、設(shè)備底座等，可臨時(shí)就位，吊裝至高空后再精準(zhǔn)就位。(2)水平片底面的部分工件(如各支架等)，可放在下層水平片上臨時(shí)就位，在高空就位后，用倒鏈安裝，便于施工。(3)在整體涂裝前，應(yīng)對(duì)后續(xù)焊接區(qū)域進(jìn)行必要的覆蓋保護(hù)。(4)為保證設(shè)備底座的安裝精度，設(shè)備底座可在預(yù)舾裝階段臨時(shí)就位，待水平片完成總裝后，再進(jìn)行精確焊接安裝。

對(duì)于一體化模塊建造要求建造工藝技術(shù)與項(xiàng)目管理創(chuàng)新，精細(xì)化管理需貫穿設(shè)計(jì)、采辦、外協(xié)、預(yù)制、建造、安裝等全過程，對(duì)技術(shù)人員設(shè)計(jì)深度、采辦進(jìn)度、外協(xié)進(jìn)度、建造人力安排、場地資源調(diào)配等需綜合考慮，在建造實(shí)施過程中進(jìn)行有效溝通協(xié)調(diào)，提升施工質(zhì)量。

對(duì)于一體化建造LPG回收系統(tǒng)工藝模塊，大部分結(jié)構(gòu)散件在分片預(yù)制階段可同時(shí)完成，有效減少各專業(yè)交叉作業(yè)的施工量，節(jié)省人力，縮短工期。LPG工藝模塊一體化建造完畢后的分片總裝將原本在高空吊裝的工作在分片預(yù)制階段一同完成，提高施工效率，減少高空作業(yè)工作量，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，降低對(duì)大型起重機(jī)資源的依賴，有效降低人力、機(jī)具等成本，從而節(jié)約總裝工期。

3 結(jié) 論

對(duì)LPG回收系統(tǒng)工藝模塊一體化建造過程中的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，如雙塔側(cè)向支撐結(jié)構(gòu)的安裝，其精度要求需關(guān)注LPG 模塊制造、LPG 模塊安裝定位、塔器直線度與安裝定位、穿銷軸孔、塔器中心與預(yù)定軸線等偏差，須明確調(diào)整位置和關(guān)鍵點(diǎn)，確保扶塔裝置的鉸鏈、滑動(dòng)鞍座的精確安裝。大型LPG回收系統(tǒng)工藝模塊一體化建造需綜合考慮總體、結(jié)構(gòu)、工藝、配管、設(shè)備、機(jī)械、電儀等專業(yè)，在對(duì)各專業(yè)深度認(rèn)識(shí)的同時(shí)，提升全局意識(shí)。在建造實(shí)施過程中，以模塊結(jié)構(gòu)為主線，各專業(yè)協(xié)同完成。