基于創(chuàng)新技術(shù)的大型組塊浮托安裝效率提升研究

中圖分類號(hào)：TE95 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945(2025)18-0029-04

Abstract:Asthedevelopmentofofshoreoilandgasresourcesadvances，large topsidesfloat-overinstalltiontechnology playsacrucialroleinengineeringpractice.However，traditionalfloat-overmethodsheavilyrelyontidalwindows，makingthem susceptibletoenvironmentalconstraints，whichafectsconstructioneficiencyandcostmanagement.Thisstudyaddresesthe criticalaspectsoffloatoveroperationsbyintroducingaseriesofinnovativetechnologies，includingarapidslingingsystem， optimizeddepwatermooringdesign，standardizedfenderingsystem，andprecisepositioningandreal-timemonitoringoffloatover barges.ThesetechnologieshavebeensuccesfullyappliedtoCaofeidian6-4，Lufeng14-4andLuda6-2projectssignificantly improvingconstructioneficiencyandsafety，reducingcosts，andprovidingstrongtechnicalsupportforthecompanytowin competitivenessindomesticandforeignmarketsTheresultsshowthattheseinnovativetechnologieshavesignificantadvantages inreducingrisks，shortening timeframesandsavingresources，andcanbewidelyappliedtofutureofshoreengineringprojects.

Keywords: float-over instalation; deepwater mooring; fendering system; ofshore engineering; float-over barge

近年來(lái)，隨著全球能源需求的增長(zhǎng)，海洋油氣資源的開(kāi)發(fā)正向大型化、深水化和復(fù)雜化方向發(fā)展。浮托安裝技術(shù)自20世紀(jì)開(kāi)始發(fā)展，已逐步應(yīng)用于全球多個(gè)海洋油田項(xiàng)目。然而，隨著組塊尺寸和重量的不斷增加，傳統(tǒng)浮托方法在效率、成本和風(fēng)險(xiǎn)控制方面的限制日益顯現(xiàn)，面臨著起重能力不足、施工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)性差等問(wèn)題。

針對(duì)以上挑戰(zhàn)，本研究提出了創(chuàng)新解決方案。通過(guò)研制新型斜拉筋快速下放裝置，縮短作業(yè)時(shí)間。在深水錨系設(shè)計(jì)中使用更高強(qiáng)度的錨鏈，替代傳統(tǒng)錨纜，消除預(yù)布工序；標(biāo)準(zhǔn)化護(hù)舷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使得船舶在不同項(xiàng)目之間能夠快速轉(zhuǎn)換，減少調(diào)整成本。此外，引入可視化監(jiān)測(cè)界面，為施工過(guò)程中的快速?zèng)Q策提供了有力支持。這些技術(shù)的應(yīng)用為公司提升國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1創(chuàng)新技術(shù)與工程應(yīng)用

1.1深水錨系優(yōu)化與標(biāo)準(zhǔn)化護(hù)舷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在深水浮托項(xiàng)目中，傳統(tǒng)的錨纜因長(zhǎng)度受限，難以滿足深水錨系的穩(wěn)定性需求。本項(xiàng)目結(jié)合陸豐14-4浮托的需求，創(chuàng)新性地采用廢棄錨鏈替代錨纜，優(yōu)化了錨系設(shè)計(jì)。

1)技術(shù)方案：將一根 1500m 長(zhǎng)、直徑 76mm 的錨鏈切割成6段，每段 250m ，分布在駁船的不同錨點(diǎn)上，提升了深水錨系(圖1)的穩(wěn)定性。

2)降本增效：無(wú)須預(yù)布錨纜，減少了拖輪、恒張力絞車和其他設(shè)備的使用時(shí)間，單項(xiàng)目節(jié)約費(fèi)用395萬(wàn)元

此外，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在護(hù)舷系統(tǒng)(圖2)的設(shè)計(jì)上提出了標(biāo)準(zhǔn)化方案。以陸豐14-4項(xiàng)目為例，由于不同項(xiàng)目的導(dǎo)管架槽口間距不一致，團(tuán)隊(duì)在導(dǎo)管架上增加了間隙條，避免了船舶護(hù)舷系統(tǒng)的頻繁調(diào)整。該設(shè)計(jì)使海洋石油228船能夠在南海和渤海的不同項(xiàng)目間自由切換，避免了多次護(hù)舷調(diào)整的成本，為公司節(jié)省了1252萬(wàn)元。

2.2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與可視化界面技術(shù)的應(yīng)用

浮托作業(yè)受到多種動(dòng)態(tài)環(huán)境因素的影響，包括風(fēng)、浪、潮汐和海流。本項(xiàng)目首次在浮托施工中引入了免換算、可視化界面技術(shù)(圖3)，以支持現(xiàn)場(chǎng)的快速?zèng)Q策。

1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：系統(tǒng)對(duì)浮托駁船和上部組塊的6自由度運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與分析，并將數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，確保作業(yè)安全。

2)可視化界面：操作人員能夠通過(guò)簡(jiǎn)潔明了的界面監(jiān)測(cè)海上工況，及時(shí)調(diào)整浮托方案，減少人為誤差。

該技術(shù)在曹妃甸6-4項(xiàng)目中保障了冬季冰期施工的順利實(shí)施，并在陸豐14-4項(xiàng)目中克服了長(zhǎng)周期波浪的影響，為浮托作業(yè)提供了有力支持。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅提高了施工效率，還有效降低了風(fēng)險(xiǎn)。

2.3浮托駁船的就位與定位技術(shù)優(yōu)化

浮托駁船的精確就位與定位是確保組塊與導(dǎo)管架順利對(duì)接的關(guān)鍵。本項(xiàng)目針對(duì)南海臺(tái)風(fēng)和復(fù)雜海況，創(chuàng)新性地簡(jiǎn)化了駁船的定位工序。

1)優(yōu)化設(shè)計(jì)：取消了傳統(tǒng)的交叉纜和縱向纜，轉(zhuǎn)而使用海洋石油201船的絞車和纜繩，控制駁船的運(yùn)動(dòng)，并確保其在對(duì)接時(shí)的穩(wěn)定性。

2)靈活應(yīng)用：針對(duì)不同項(xiàng)目的需求，調(diào)整駁船的定位技術(shù)(圖4)。例如，在陸豐14-4項(xiàng)目中，團(tuán)隊(duì)充分利用船舶設(shè)備的多功能性，實(shí)現(xiàn)了快速就位，并應(yīng)對(duì)了臺(tái)風(fēng)間隙中的復(fù)雜波浪。

通過(guò)上述創(chuàng)新技術(shù)的綜合應(yīng)用，本項(xiàng)目在提高浮托施工效率、降低成本和增強(qiáng)安全性方面取得了顯著成果。這些技術(shù)已成功推廣至多個(gè)項(xiàng)目，并為公司未來(lái)在國(guó)際市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力提供了重要支撐

3 典型項(xiàng)目案例分析

3.1 曹妃甸6-4項(xiàng)目

曹妃甸6-4項(xiàng)目(圖5)位于渤海灣海域，是公司首次在冬季冰期完成的大型組塊浮托安裝項(xiàng)目，面臨嚴(yán)峻的氣候和作業(yè)條件挑戰(zhàn)。項(xiàng)目組塊重量為 13000t 水深 30m ，需要在 8h 內(nèi)完成浮托、載荷轉(zhuǎn)移及駁船退離。冰期的復(fù)雜環(huán)境對(duì)施工提出了嚴(yán)格的時(shí)間和技術(shù)要求。

為提高施工效率，項(xiàng)目首次應(yīng)用了新型斜拉筋快速下放裝置，將拆除和下放時(shí)間從傳統(tǒng)的 12～14h 縮短至 430min ，為作業(yè)贏得了寶貴的潮汐時(shí)間窗口。此外，團(tuán)隊(duì)采用了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與可視化界面技術(shù)，對(duì)浮托過(guò)程中的駁船和組塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保了載荷轉(zhuǎn)移的安全性。通過(guò)可視化界面的支持，操作人員能夠及時(shí)調(diào)整施工方案，避免了突發(fā)狀況的風(fēng)險(xiǎn)。

由于不同海域的護(hù)舷系統(tǒng)要求不同，團(tuán)隊(duì)在曹妃甸6-4項(xiàng)目中采用了標(biāo)準(zhǔn)化護(hù)舷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)在導(dǎo)管架上增加間隙條，避免了海洋石油228船橫蕩護(hù)舷系統(tǒng)在不同項(xiàng)目間的頻繁調(diào)整。這一設(shè)計(jì)提升了作業(yè)的靈活性，使海洋石油228船在渤海和南海的項(xiàng)目間能夠高效切換。項(xiàng)目的順利實(shí)施不僅確保了施工按期完成，還為公司節(jié)省了258萬(wàn)元的護(hù)舷調(diào)整成本，并為未來(lái)的冰期施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

3.2陸豐14-4與旅大6-2項(xiàng)目

陸豐14-4項(xiàng)目(圖6)位于南海海域，組塊重量達(dá)15500t ，水深 144.5m 。該項(xiàng)目需要在臺(tái)風(fēng)間隙內(nèi)完成施工，面對(duì)長(zhǎng)周期波浪的挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)靈活應(yīng)用了創(chuàng)新技術(shù)。通過(guò)深水錨系設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，團(tuán)隊(duì)利用廢棄的錨鏈替代傳統(tǒng)錨纜，取消了復(fù)雜的預(yù)布工序。這一創(chuàng)新不僅提升了深水作業(yè)的穩(wěn)定性，還節(jié)省了拖輪和恒張力絞車的使用時(shí)間，共計(jì)節(jié)省395萬(wàn)元成本。項(xiàng)目中引入的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也發(fā)揮了關(guān)鍵作用，通過(guò)監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)間隙的波浪周期變化，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)確保了作業(yè)的安全性和連貫性。

旅大6-2項(xiàng)目(圖7)則展示了淺水浮托作業(yè)的高效性。組塊重量為 13000t ，水深 50m ，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在短時(shí)間內(nèi)高效完成了浮托作業(yè)，成功規(guī)避了冬季海況惡化的風(fēng)險(xiǎn)。團(tuán)隊(duì)同樣應(yīng)用了斜拉筋快速下放裝置，將拆除和下放時(shí)間縮短至 370min 。這一效率提升使作業(yè)更順暢，減少了時(shí)間壓力。旅大6-2項(xiàng)目還采用了標(biāo)準(zhǔn)化護(hù)舷系統(tǒng)，使海洋石油228船在不同項(xiàng)自之間能夠快速切換，為后續(xù)作業(yè)節(jié)約了大量時(shí)間和資源。

曹妃甸6-4、陸豐14-4和旅大6-2三個(gè)項(xiàng)目展示了公司浮托技術(shù)的全面升級(jí)與靈活應(yīng)用。在嚴(yán)峻的海況和復(fù)雜的施工條件下，團(tuán)隊(duì)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了作業(yè)效率與安全性的雙重提升。這些項(xiàng)目的成功為公司在南海和渤海的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并為未來(lái)類似項(xiàng)目提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支持。通過(guò)在不同海域的實(shí)踐，公司不僅優(yōu)化了施工流程，還節(jié)省了大量資源和成本，提升了整體市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4經(jīng)濟(jì)效益與未來(lái)前景

4.1作業(yè)效率與成本分析

本項(xiàng)目的創(chuàng)新技術(shù)在提升浮托作業(yè)效率和降低施工成本方面取得了顯著成果。首先，斜拉筋快速下放裝置的應(yīng)用將傳統(tǒng)的下放時(shí)間從 12～14h 縮短至5～7h 。這一提升不僅爭(zhēng)取了施工窗口，減少了潮汐變化對(duì)施工的影響，還顯著降低了浮托作業(yè)的時(shí)間成本。以曹妃甸6-4、旅大6-2及渤中19-4項(xiàng)目為例，平均每個(gè)項(xiàng)目節(jié)省了 6～7h 的作業(yè)時(shí)間，為公司減少了船天費(fèi)用約86萬(wàn)元，這3個(gè)項(xiàng)目累計(jì)節(jié)省成本258萬(wàn)元。

在深水作業(yè)中，創(chuàng)新錨系設(shè)計(jì)避免了繁瑣的錨纜預(yù)布工序。通過(guò)將廢棄的錨鏈改造成新的錨系系統(tǒng)，項(xiàng)目組節(jié)省了拖輪3d、恒張力絞車 30d 的使用時(shí)間，累計(jì)節(jié)約395萬(wàn)元。這一創(chuàng)新技術(shù)不僅減少了人力和設(shè)備的投入，還響應(yīng)了降本增效的管理策略。

標(biāo)準(zhǔn)化護(hù)舷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)解決了不同海域項(xiàng)目間的船舶護(hù)舷系統(tǒng)切換問(wèn)題。在以往的浮托項(xiàng)目中，護(hù)舷系統(tǒng)的調(diào)整和移位費(fèi)用高達(dá)726萬(wàn)元。通過(guò)在陸豐14-4項(xiàng)目中增加間隙條，團(tuán)隊(duì)大幅降低了調(diào)整成本，使海洋石油228船能夠快速切換至新的項(xiàng)目，單次轉(zhuǎn)換節(jié)省費(fèi)用1252萬(wàn)元。此外，浮托駁船的定位技術(shù)優(yōu)化進(jìn)一步降低了設(shè)備租賃費(fèi)用，共節(jié)省絞車費(fèi)用約180萬(wàn)元。

4.2 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與技術(shù)推廣前景

本項(xiàng)目的創(chuàng)新技術(shù)顯著提升了公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使其在國(guó)內(nèi)外浮托安裝市場(chǎng)中處于領(lǐng)先地位。團(tuán)隊(duì)通過(guò)多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新解決了傳統(tǒng)浮托技術(shù)的瓶頸問(wèn)題，如潮汐窗口的限制、錨系系統(tǒng)的不足及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的缺失。這些技術(shù)的成功應(yīng)用，為公司贏得了良好的市場(chǎng)口碑，并提升了在復(fù)雜海況條件下施工的能力。

未來(lái)3年內(nèi)，公司已規(guī)劃了包括文昌9-7、渤中26-6、JZ23-2及曹妃甸油田區(qū)等13個(gè)浮托項(xiàng)目，這些項(xiàng)目的成功實(shí)施將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化護(hù)舷系統(tǒng)和深水錨系技術(shù)的廣泛應(yīng)用，公司可以在多個(gè)項(xiàng)目之間高效切換，進(jìn)一步提升施工靈活性，減少停工時(shí)間，并降低項(xiàng)自總成本。

此外，浮托實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與可視化界面的引入，極大增強(qiáng)了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)的快速響應(yīng)能力，提高了施工的安全性。這一系統(tǒng)的推廣使用，將為公司在未來(lái)項(xiàng)目中提供更有力的決策支持，并降低復(fù)雜環(huán)境中的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

本項(xiàng)自的創(chuàng)新成果在國(guó)際市場(chǎng)上也具有廣泛的應(yīng)用潛力。隨著全球油氣開(kāi)發(fā)逐步向深水和超淺水區(qū)域拓展，能夠應(yīng)對(duì)多樣化環(huán)境的浮托技術(shù)將成為市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)持續(xù)創(chuàng)新，公司不僅鞏固了在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的領(lǐng)先地位，還具備了在國(guó)際市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)的能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

本研究圍繞大型組塊浮托安裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提出了一系列創(chuàng)新技術(shù)，并在多個(gè)項(xiàng)目中成功應(yīng)用。斜拉筋快速下放裝置將作業(yè)時(shí)間大幅縮短，為浮托作業(yè)贏得了寶貴的潮汐窗口；深水錨系的優(yōu)化減少了錨纜預(yù)布工序，提升了深水作業(yè)的穩(wěn)定性并節(jié)約了成本；標(biāo)準(zhǔn)化護(hù)舷系統(tǒng)使海洋石油228船能夠靈活切換項(xiàng)目，提升了施工效率；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與可視化界面的引入，為現(xiàn)場(chǎng)決策提供了有力支持，保障了作業(yè)安全。這些創(chuàng)新技術(shù)已在曹妃甸6-4、陸豐14-4和旅大6-2等項(xiàng)自中成功應(yīng)用，累計(jì)節(jié)省成本2085萬(wàn)元，為公司在國(guó)內(nèi)外浮托市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力提供了有力保障。

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