番禺油田配重块修复及导管架检测工程

文/交通运输部上海打捞局 姜大正

1 项目简介

番禺油田位于香港以南大约 200公里的南中国海海域。其由两个生产平台和一个单点系泊系统锚泊的 FPSO（HYSY111）组成。开采出来的石油通过海底硬管，管汇基盘和两根输油软管从生产平台传输到油轮上。2010年 4月，对HYSY111单点系统系泊腿的一次ROV扫测显示系泊腿的上钢缆段某些部位存在着断丝和松股的情况，在上锚链段存在着配重块掉落的情况，2011年台风季节之前需要进行松股/断丝处绑扎和重新安装配重链(块)等工作。

由于 FPSO单点系泊系统水下重新安装新的配重块技术难度高，风险大，施工单位上海打捞局的技术人员与业主方反复沟通、论证，创造性地提出使用饱和潜水在 9根系泊链配重块丢失的位置上安装相同重量的单根配重链的方案。这也是国内外首次对单点系泊系统进行水下配重链安装的工程。

在现场施工中，需要安装的 9根配重链都是超常规尺寸的特制锚链，最长的单根配重链约76米，总重47吨；连接卸扣单个重约 136公斤，仅销子就重 33公斤。本次工程 9根配重链共需安装 58个连接卸扣。同时，由于 200米饱和潜水系统 SDC一次只能由一名潜水员出潜，这也增加了水下安装工作的难度。现场施工中对于超常规锚链及卸扣的铺放、安装方法及饱和潜水的长时间连续作业经验等都具有很高的应用和推广价值。

番禺油田的 PY4-2和 PY5-1导管架平台于 2003年投入生产，目前已生产 8年，需要对两个平台进行整体结构检测以判断其结构强度及寿命。主要工作包括：电位探头校正、海底冲刷检测、ACFM检测、CVI检测、GVI检测及海生物测厚等。

两个平台的检测点及位置由业主提供，从 -107.5m到-43.5m水深共94个测点。饱和潜水员需要变换4个饱和深度进行不同深度位置的检测。这是我国饱和潜水首次进行一次工程变饱和深度的作业项目。

两次工程现场施工共历时75天，在油田和FPSO不停产的情况下进行施工。上海打捞局华威公司 DP2大马力三用拖轮“华鹏”首次被用作 200米饱和潜水支持船。200米饱和潜水系统保持 1800小时连续作业无重大设备故障，共下放 71钟，有效工作时间 1000小时，创造了我国饱和潜水连续作业的新纪录。同时，上海打捞局局150HP工作级ROV（Remote Operated Vehicle）也是首次用于海上作业，有效作业时间约550小时，按要求完成了两个工程预调查、协助 9根配重链铺放、完工调查等工作。

2 施工方案及过程

2.1 施工方案

目前单点系泊系统的应用在海洋石油领域越来越广泛，针对单点系泊系统的维修项目也逐渐增多。对于单点系泊系统的安装和维修大多数情况下是在工程船舶上连接后铺放到海底。此次 HYSY111单点系泊系统的维修是在不影响油田生产的情况下利用饱和潜水员在海底进行，相对于其他类似工程更具挑战性，同时保证了油田的正常生产，为业主节约了工程成本。

对于单点系泊系统丢失配重块的维修，传统方法主要考虑重新安装新的配重块，但要在单点系统不解脱情况下在水下重新安装6.7吨重、配合精度高的配重块，难度及风险较大。2003年 HYSY111单点系统的安装工程中，所有配重块都是在工程船的甲板上由 6-8名施工人员借助叉车等工具安装好。而此次饱和潜水每次只能一人出潜工作，局限性和作业难度都非常大。

经我局技术人员与业主反复沟通、论证，创造性地提出在 9根系泊链配重块丢失的位置上安装相同重量的单根配重链的方案（如图 1），此方法在不改变系泊系统原特性的情况下，降低了水下施工的难度，确保了在系泊系统不解脱情况下工程的进度。此项目是对单点系统配重块维修方法的创新，也是国内外首次对单点系泊系统进行水下配重链安装的工程。

HYSY111配重块修复项目中，我局的工作范围：

1. 配重链设计、详细施工方案设计；

2. 提供饱和潜水支持船；

3. 提供饱和潜水设备和水下作业工具设备；提供ROV进行辅助调查及配重链铺放；

4. 提供现场施工管理及施工人员来完成水底维修、检测工作；

5. 固定钢缆上的松股和断丝部位，防止损坏部位进一步扩大，将多余的断丝部分修剪掉；

6. 在9条锚链上的配重块缺失位置安装配重链。

导管架检测项目的测点范围及位置由业主提供，主要工作范围包括：

（1）电位探头校正（共19处）；

（2）导管架海底冲刷检测（共16处）；

（3）群桩剪力板ACFM检测（共16处）；

（4）海生物测厚（共8处）；

（5）超许用应力关键杆件、节点区域CVI/GVI检测（共15处）；

（6）低寿命疲劳节点CVI检测（共6处）；

（7）低寿命疲劳节点焊缝ACFM检测（共14处）。

现场施工中，施工人员根据巡回潜水表合理安排不同深度测点的检测顺序，分别在 4个不同饱和深度对 94个测点进行检测，对两个平台相似深度进行交叉作业，提高了作业效率，提前完成工程，得到了业主的一致好评，为我国饱和潜水进行类似检测作业积累了宝贵的经验。

2.2 施工过程

番禺工程使用上海打捞局 DP2多用工作船“华鹏”作为饱和潜水支持船，海洋石油623作为150HP工作级ROV的工作母船，同时作为 9根配重链的运输、铺放船，另有三艘大马力拖轮作对HYSY111进行拖尾限位。2011年4月24日-27日我局饱和潜水及 ROV设备在深圳赤湾基地装船、调试。4月 28日至 6月 14日为 HYSY111配重块修复项目海上施工阶段，6月15日至7月3日为PY4-2/5-1项目海上施工阶段。具体包括以下阶段：

1. HYSY623上 ROV对单点系泊系统 9根锚腿进行预调查；

2. 饱和潜水员随着加压深度的增加，分别完成单点系泊系统上钢缆已发现的松股断丝的处理，共绑扎 14处，剪断断丝16根；

3. 潜水员对原系泊链指定链环进行标记，为配重链铺放及潜水员安装做准备；

4. HYSY623装运 4#、5#、6#、7#到达现场，分别铺放到系泊链附近指定位置，潜水员分别连接配重链两端到系泊链指定链环上；HYSY623返航装运剩余5根配重链；

5. HYSY623返航期间，饱和潜水员继续连接配重链中间的卸扣；

6. HYSY623装运剩余 5根配重链返回，分别铺放到指定位置；潜水员连接5根配重链两端到系泊链指定链环；

7. 潜水员安装所有配重链的剩余中间卸扣；

8. 期间潜水员完成 3#、6#及 9#吸力锚的壁厚检测、系泊链径测量、5-1电缆检测、中水浮筒及PLET基盘的检测；

9. ROV进行配重块修复工程的完工调查10. ROV预调查PY4-2/5-1两个平台；11. 潜水员在 95米饱和深度先后检测 5-1和 4-2平台-107.5～93.5米范围内的测点；

12. 潜水员减压到 78米，先后检测 4-2和 5-1平台-84.3～-70米范围内的测点；

13. 潜水员减压到 63米，先后检测 5-1和 4-2平台-70～59米范围内的测点；

图1 配重链与系泊链连接方式

图2 施工现场饱和潜水与ROV作业

14. 潜水员减压到 42米，对 4-2平台最后两个测点进行检测；

15. 潜水员减压出舱；华鹏、HYSY623及所有设备复原，工程结束。

3 工程创新点及经验总结

HYSY111配重块修复 &导管架平台检测项目的创新点包括：

1.在油田及 FPSO不停产的情况下进行单点系统的维修及平台的检测，为业主节约了时间及成本；

2.针对配重块丢失的单点系统的修复，创造性的提出了安装单根相同重量的配重链的方案，此方案并未改变单点系统的原有特性，而配重效果相对优于原配重块的设计，同时也方便了在单点系统不解脱情况下的水下安装，得到了业主和原设计方的肯定和高度评价。

3.200 米饱和潜水系统连续运行75天，共下放90钟，无重大设备及安全事故，同时本次工程的总下钟量超过了以往我国所有饱和潜水的总和，创造了我国饱和潜水连续作业的新纪录；

4.9 根配重链都是超常规尺寸和重量的特制锚链，为了准确将其铺放到位，工程人员创新方法，通过适当绑扎缩短配重链长度，先连接配重链一端后重新铺放等方法，保证了铺放的精度。同时合理安排铺放和安装顺序，缩短了潜水员调整配重链位置及安装卸扣的时间，对于今后此类作业有较大推广价值；

5.为了能够高效的安装 58个较大尺寸及重量的卸扣，工程人员合理计划安装顺序，针对悬空及地面不同位置的卸扣分别设计了不同的安装方法，最终提前完成所有卸扣的连接工作，施工方法值得推广和借鉴；

6.对于工程中卸扣销子的锁紧问题，工程人员采用独特的末端中空设计，在螺帽安装好后，潜水员使用我局特制的液压工具将销子末端压扁变形，使螺帽永久锁紧。此特殊设计避免了保险销水下易腐蚀脱落的弊端，保证了螺帽的锁紧，具有很高的实用和推广价值；

7.导管架检测项目中，潜水员分别在 4个饱和深度进行94个不同测点的测量，这是我国饱和潜水首次在一次工程中进行多次变深作业；

8.本次工程首次使用多用工作船 -华鹏作为饱和潜水支持船。

同时两次工程还存在一些问题需要提高和改进，以进一步提升我局在海洋工程领域的服务质量和声誉，主要包括：

1.现场施工中如能增加除泥设备、液压脐带滚筒（可带电缆）、甲板 A架等设备和工具将会更加提高工作效率，减少作业时间；

2.部分设备、工具在使用前未做充分的准备和测试，备件准备不充足，设备故障影响现场作业的进展。应在平时做好设备的维护保养，在施工前充分估计海上施工中的困难。

3.施工船舶和设备资源的优化。本次工程使用多用工作船华鹏作为饱和潜水支持船，使用HYSY623作为ROV工作母船及锚链铺放船，动用了较多船舶资源。国外的大型工程船可以同时作为饱和潜水及 ROV工作母船，还有富余甲板面积装运配重链等设备，同时船上具有150～300T的吊机或尾吊，对于类似工程一条船即可满足作业要求。上海打捞局局即将投入使用的 DSV“深潜号”即具备此能力，对于以后此类工程更有竞争力。

4 展望

随着海上石油的开发，FPSO及其单点系泊系统的数量也逐渐增加，尤其是我国南海海域有较多采用单点系泊系统的油田，维护和修理工程必将不断增加。此次番禺油田FPSO单点系泊系统配重块的修复工程实践，对于今后其他配重块的修复工程提供了值得借鉴的宝贵经验。尤其是在配重块丢失的位置安装单根相同重量的配重链的方案，在方便水下施工的情况下未改变单点系统的特性，对于今后单点系泊系统的设计和维修工程有个较大的实用和推广价值。导管架检测项目也是我国饱和潜水第一次进行类似大深度、变深度的检测工作，增加了饱和潜水员及工程人员的实践经验，对以后类似工程有很好的借鉴意义。

两次工程在保证施工安全和质量的前提下，都提前完成了工作，受到业主的高度评价。同时也为上海打捞局及饱和潜水作业在海洋工程领域赢得了较高声誉，也为我国海洋石油开发及水下工程的发展做出了贡献。