淺談深水導(dǎo)管架井口同心度控制方法

摘" " 要：隨著我國海洋石油開發(fā)不斷向深水領(lǐng)域邁進(jìn)，海上深水導(dǎo)管架平臺在海洋工程中備受重視。深水導(dǎo)管架建造過程中的井口同心度尺寸精度控制是重中之重，若井口導(dǎo)向尺寸控制不好就會影響導(dǎo)管架海上采油樹的安裝，影響整個(gè)導(dǎo)管架的投產(chǎn)進(jìn)度。因此深水導(dǎo)管架井口同心度精度控制從預(yù)制到總裝需要優(yōu)化尺寸控制方法，保障井口同心度滿足項(xiàng)目公差要求。

關(guān)鍵詞：深水導(dǎo)管架；井口同心度；精度控制方法

中圖分類號：TE54" " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Brief Talk on the Concentricity Control Method

of Deepwater Jacket Wellhead

ZHAO Pengzhi， HUANG Litao

（ COOEC-Fluor Heavy Industries CO.， Ltd.，" Zhuhai 519000 ）

Abstract： As China's offshore oil development continues to move towards the deep-water field， the offshore deep-water jacket platform has attracted much attention in marine engineering. The control of the wellhead concentricity and dimensional accuracy in the construction process of the deepwater jacket is the top priority， and if the wellhead guide size is not well controlled， it will affect the installation of the offshore subsea tree of the jacket and the production progress of the entire jacket. Therefore， the precision control of the concentricity of the wellhead of the deepwater jacket needs to be optimized from prefabrication to final assembly to ensure that the concentricity of the wellhead meets the tolerance requirements of the project.

Key words： deepwater jacket;" wellhead concentricity;" precision control method

1" " "引言

隨著我國海洋石油開發(fā)不斷向深水領(lǐng)域邁進(jìn)，筑夢深藍(lán)，固定式導(dǎo)管架平臺應(yīng)用的范圍逐步增加，相比水下生產(chǎn)系統(tǒng)或浮式平臺，其具有結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單可靠、建造難度小、施工方便、可支持干式井口、能夠預(yù)留井槽、可有效降低作業(yè)成本等多方面優(yōu)勢，在300～500 m[1]水深范圍內(nèi)仍為油氣田開發(fā)的最優(yōu)開發(fā)方案之一。

在深水導(dǎo)管架建造過程中，尺寸控制尤為重要，特別是深水導(dǎo)管架井口同心度的控制，保障了后期海上采油管線順利安裝。深水導(dǎo)管架井口層數(shù)多，且每層井口數(shù)量也比較多，井口同心度公差要求高，井口同心度要控制在±12 mm以內(nèi)。例如“?；惶枴惫?2層井口，每層井口16個(gè)；“海基二號”共13層井口，每層井口24個(gè)[2]；井口同心度受結(jié)構(gòu)形式和不均勻沉降的影響，大大增加了井口同心度的控制難度。

為保障深水導(dǎo)管架井口同心度滿足項(xiàng)目要求，從預(yù)制到總裝制定了一系列的控制措施，保障井口同心度在陸地建造階段保質(zhì)保量的向前推進(jìn)，為海上安裝采油管道奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2" " 井口片預(yù)制尺寸控制

深水導(dǎo)管架井口層數(shù)多，為保障總裝井口同心度滿足公差要求，預(yù)制階段需要嚴(yán)格控制井口尺寸，針對不同的結(jié)構(gòu)形式制定相應(yīng)的尺寸控制措施，井口預(yù)制施工流程如下：

2.1" "有固定框架井口片尺寸控制

如圖1所示，以節(jié)點(diǎn)1、2、3、4控制框架整體尺寸，1-2與3-4、1-3與2-4跨距尺寸執(zhí)行公差5 mm，同時(shí)要保證自由端A和B、C和D對稱，執(zhí)行公差5 mm，為井口導(dǎo)向片與外部框架合攏尺寸奠定良好的基礎(chǔ)。

如圖2所示，框架焊接完成后再根據(jù)框架尺寸，以節(jié)點(diǎn)1、2、3、4為基準(zhǔn)，安裝井口導(dǎo)向，執(zhí)行公差±3 mm。

井口導(dǎo)向焊接過程中施工方要根據(jù)焊前尺寸對焊接順序進(jìn)行過程控制，保障焊后尺寸滿足公差要求。

2.2" "無固定框架井口片尺寸控制

單根拉筋安裝井口，以拉筋L88長度取中為基準(zhǔn)，往兩側(cè)定位井口，執(zhí)行公差±3 mm。

井口導(dǎo)向焊接過程中施工方根據(jù)焊前尺寸對焊接順序進(jìn)行過程控制，保障焊后尺寸滿足公差要求；在安裝外部框架時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式先安裝一串井口，根據(jù)已安裝好的井口定位另一串井口。安裝井口的拉筋要嚴(yán)格控制直線度，目前內(nèi)部控制直線度≤6 mm。

2.3" "井口導(dǎo)向串與外部框架合攏尺寸控制

井口導(dǎo)向串預(yù)制完成后，需與外部框架進(jìn)行合攏，為保障井口導(dǎo)向串與外框架尺寸精確合攏，以井口尺寸為基準(zhǔn)控制外部框架尺寸，能夠有效的控制整體尺寸，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式制定不同的控制措施。

圖4為有固定框架井口導(dǎo)向與外框架合攏尺寸定位基準(zhǔn)及合攏時(shí)精度控制要點(diǎn)。

圖5為無固定框架井口導(dǎo)向與外框架合攏尺寸定位基準(zhǔn)及合攏時(shí)精度控制要點(diǎn)。

3" " 井口片總裝

3.1" "三維坐標(biāo)控制網(wǎng)

三維坐標(biāo)控制網(wǎng)如同導(dǎo)管架建造的精確導(dǎo)航系統(tǒng)。通過建立三維坐標(biāo)控制網(wǎng)[3]，并與導(dǎo)管架線模進(jìn)行擬合，能夠明確每個(gè)井口片在空間中的準(zhǔn)確位置，確保它們按照設(shè)計(jì)要求精準(zhǔn)就位。在總裝過程中通過三維坐標(biāo)控制網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對井口片的精確定位，保障導(dǎo)管架井口同心度滿足項(xiàng)目要求。

因此三維坐標(biāo)控制網(wǎng)是導(dǎo)管架尺寸控制的核心工作，重中之重，對精度要求也非常嚴(yán)格。為提高三維坐標(biāo)控制網(wǎng)精度，避開大氣折光和溫度變化等環(huán)境對建網(wǎng)精度造成的影響，測量小組選擇夜間測量作業(yè)，對一級站點(diǎn)和二級站點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。經(jīng)過多個(gè)夜晚的數(shù)據(jù)采集與平差軟件對數(shù)據(jù)擬合處理，并通過閉合差水準(zhǔn)高程測量平差和地球曲率修正，最終保障站點(diǎn)平面精度及高程精度滿足項(xiàng)目需求，為導(dǎo)管架井口同心度精度控制工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。施工人員可以依據(jù)三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行精確的測量和調(diào)整。在總裝的井口片定位時(shí)，可以隨時(shí)對照坐標(biāo)系來檢查井口同心度安裝的準(zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正建造過程中出現(xiàn)的偏差，從而對井口同心度精度進(jìn)行有效控制，避免累積公差影響后續(xù)作業(yè)。

3.2" "井口片吊裝前搭載模擬

井口片在吊裝前，對井口片對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行測量，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式及吊裝位置節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行搭載模擬[4]，做到精確控制井口片的位置，從而保障整個(gè)導(dǎo)管架的井口同心度。

3.3" "井口片同心度精度控制

總裝階段井口片吊裝時(shí)，先將下口調(diào)整到位（主導(dǎo)管相應(yīng)位置上已校準(zhǔn)好的腳印），調(diào)整兩側(cè)拉筋的傾斜度[5]，其精度≤10 mm（見圖7），兩側(cè)拉筋調(diào)整完成后，對整體井口進(jìn)行測量及數(shù)據(jù)分析，根據(jù)井口測量數(shù)據(jù)再對井口片尺寸進(jìn)行微調(diào)，保障兩側(cè)拉筋及井口導(dǎo)向尺寸滿足項(xiàng)目公差要求。應(yīng)根據(jù)井口結(jié)構(gòu)形式和焊接收縮值預(yù)留補(bǔ)償量，必要時(shí)在焊口位置增加剛性固定保障井口片焊后尺寸滿足公差要求

總裝階段第一個(gè)井口片定位至關(guān)重要，要嚴(yán)格控制井口的位置精度，為后續(xù)井口片吊裝奠定良好的基礎(chǔ)。總裝階段以第一個(gè)吊裝井口的定位為基準(zhǔn)，以同一基準(zhǔn)控制導(dǎo)管架整體井口的位置度及同心度。

每個(gè)井口片全過程監(jiān)控測量，焊前-焊中-焊后對井口尺寸進(jìn)行監(jiān)控，并同時(shí)與相鄰兩層數(shù)據(jù)對比，保障同心度滿足項(xiàng)目公差要求±12 mm。

4" " 井口同心度控制風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析及應(yīng)對措施

4.1" "井口預(yù)制尺寸控制

300 m級深水導(dǎo)管架井口層共12層，每層井口導(dǎo)向數(shù)量多、井口結(jié)構(gòu)形式也不一樣，井口片在預(yù)制過程中若考慮不周會造成井口超差的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致井口返工，控制措施如下：

1）根據(jù)圖紙結(jié)構(gòu)形式提前考慮預(yù)留焊接補(bǔ)償量及增加支撐固定，保證焊后尺寸合格；

2）對于非常規(guī)形式的井口，增加過程尺寸監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整焊接順序等措施，保障焊后尺寸合格。

4.2" "溫度補(bǔ)償

因每個(gè)井口片的高度不同，并且深水導(dǎo)管架建造時(shí)間長，跨越不同的季節(jié)，溫度變化較大，高度不同對尺寸的影響也不同，對井口位置度影響較大，若不考慮溫度的影響將會造成井口同心度超差的風(fēng)險(xiǎn)，為保障井口同心度滿足項(xiàng)目公差要求，制定如下控制措施：

1）測量時(shí)間的選擇，選擇在同一時(shí)間段，減少溫度的影響；

2）溫度換算，不同高度的井口偏移，通過線性公式換算到基準(zhǔn)溫度下，減少溫度對井口位置度的影響；

3）在不同的季節(jié)對已安裝完成的井口片尺寸進(jìn)行復(fù)查，保障井口同心度在各個(gè)階段都滿足項(xiàng)目公差要求。

4.3" "不均勻沉降

深水導(dǎo)管因結(jié)構(gòu)龐大，外部框架的井口處于非滑道區(qū)域，存在不均勻沉降，根據(jù)壓載試驗(yàn)及以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，最大沉降量達(dá)到約40 mm，若不制定相應(yīng)的措施，會影響到整體井口同心度的控制精度。針對不均勻沉降制定措施如下：

1）墊墩地面節(jié)點(diǎn)位置對地面做硬化處理；

2）根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)圖和業(yè)主批準(zhǔn)文件來預(yù)留非滑道區(qū)的反沉降余量，布置沉降觀測點(diǎn)，并按要求形成長期監(jiān)控機(jī)制。根據(jù)方案要求定期觀測，每周觀測一次。另外，若現(xiàn)場有大型吊裝，（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）

在吊裝前后會對沉降進(jìn)行觀測。如果沉降發(fā)生變化，需增加監(jiān)控頻率；

3）采用可調(diào)節(jié)式墊墩，及時(shí)對沉降大的導(dǎo)管架尺寸進(jìn)行調(diào)整。

5" " 結(jié)語

本文針對深水導(dǎo)管建造井口同心度精度控制，從導(dǎo)管架井口導(dǎo)向片預(yù)制焊前、焊后尺寸控制，總裝測量基準(zhǔn)的建立，總裝階段井口導(dǎo)向的尺寸控制及井口同心度控制風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)等，詳述了導(dǎo)管架井口導(dǎo)向尺寸控制方法及注意事項(xiàng)，深入剖析了深水導(dǎo)管架井口同心度從預(yù)制到總裝的尺寸控制重點(diǎn)及難點(diǎn)，并制定相應(yīng)的控制措施，優(yōu)化尺寸控制方法，保障井口同心度滿足項(xiàng)目公差要求，對項(xiàng)目按時(shí)成功建成具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

此方法在珠海場地建造亞洲第一的“?；枴鄙钏畬?dǎo)管架上成功應(yīng)用，其井口同心度建造完工值在±10 mm區(qū)間內(nèi)（項(xiàng)目公差要求±12 mm），為“?；枴表樌ǔ傻於肆己玫幕A(chǔ)。

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