一种适用于极浅水域大型组块浮托安装的新型导管架型式——以锦州9－3油田为例

王丽勤 李 达 王忠畅 白雪平 孙友义

（中海油研究总院 北京 100028）

一种适用于极浅水域大型组块浮托安装的新型导管架型式
——以锦州9－3油田为例

王丽勤 李 达 王忠畅 白雪平 孙友义

（中海油研究总院 北京 100028）

针对我国渤海地区某些油田区域水深极浅、大型浮吊无法进入、疏浚又受到环保限制、具有超大型组块的导管架平台很难按照吊装方案进行设计的问题，以锦州9－3油田为例设计了一种适用于极浅水域大型组块浮托安装的新型导管架型式，即大型组块在2个小导管架间进行浮托作业。实践证明，这种新型导管架型式不仅满足了浮托安装所需的大跨度通道，而且满足了大型综合平台的支撑强度要求，从而为浅水区油田提供了一种新的开发方式。

极浅水域；浮托安装；新型导管架；结构型式；安装方案；锦州9－3油田

海上中心处理平台或多井口钻井平台导管架通常都具有超大型组块，其安装基本采用大型浮吊吊装或大型驳船浮托安装2种方式。位于我国渤海的有些油田，如锦州9－3油田海图水深只有8.9 m，难以满足大型浮吊吊装作业的水深要求。若将大型组块分割成多块后再利用小型浮吊完成吊装，会增加海上连接调试等作业时间，大幅度增加海上施工费用，也影响到油田的投产时间，而且海底疏浚已经被越来越严格的环保要求所限制。浮托法作为一种成熟的大型组块的海上安装方法［1］，在浅水区常规的导管架型式无法适用。

本文以锦州9－3油田综合调整项目中CEPD的导管架设计为基础，打破了渤海浮托平台的常规模式，研发出了一种新型导管架型式，即大型组块在2个小导管架间进行浮托作业。实践证明，这种新型导管架型式不仅满足了浮托安装所需的大跨度通道，而且满足了大型综合平台的支撑强度要求，从而为浅水区油田开发提供了一种新的方式。

1 渤海地区常用浮托平台导管架型式

2005年渤海中部南堡35－2油田首次采用浮托技术，成功开启了中国海油浮托安装海上大型组块的先河［2－4］。随后在渤中34－1、旅大27－2/32－2、金县1－1、锦州25－1南、垦利3－2、渤中35－2等油田陆续成功实现了浮托安装。

渤海地区用于浮托安装的导管架，由于要为船舶留进出通道，通常设计为大槽口型式，槽口下方水平构件高程在海图水深以下11 m左右，见图1。这种大槽口型式导管架均采用2排主腿平行建立立片框架，槽口下方建立水平层与连接结构，使得整个导管架形成整体框架。这种布置型式的优势在于：平台南北向尺度与东西向尺度比较接近，便于设备的摆放；若平台带井口区，可将井口区设置于南北两翼，导管架建造完成可先期打井，从而缩短整体工期。目前渤海地区采用槽口型导管架的油田中海图水深最浅约16.8 m。

图1 渤海地区常规浮托安装平台导管架型式Fig.1 Conventional jacket platform types for float－over installation in Bohai sea

2 适用于锦州9－3油田的新型导管架型式

2.1 油田区域的特殊性

锦州9－3油田主体区海图水深只有8.9 m，油田附近300 m范围内最浅水深只有7.5 m，这样的水深条件仅够满足浮托驳船吃水及安全距离，导管架无法在浮托通道下方设置水平框架，常规的2排主腿结构无法适用。考虑到下层甲板至泥面仅20 m高程，如果支撑结构采用赵东油田的桩基模式［5］，则单桩太长，无支撑长度较大，结构稳定性难以满足要求。此外，锦州9－3油田是渤海冰情最严重的油田，且冰期很长，如果按照常规浮托平台将井口置于平台南北两侧，则隔水套管得不到主腿所包围框架的保护，容易发生危险。

2.2 新型导管架型式

考虑到锦州9－3油田区域的特殊性，本文提出的新型导管架型式为由2个四腿小导管架加吊装框架组成的结构型式（图2）：单个导管架具有完整的结构框架，能够抵御环境荷载且具有足够的支撑强度；2个导管架内侧距离设定为渤海常用浮托驳船的进船通道宽度（为40 m），满足该地区驳船的尺寸要求。这种新型导管架也可在泥面高程设置水平层连接，再加以临时的吊装辅助框架，使得导管架安装时避免产生相对位移，保证导管架安装之后能够满足组块浮托安装的精度要求［6］。

图2 锦州9－3油田新型导管架型式在位状态Fig.2 Situation of new jacket platform used in JZ 9－3oilfield

对于这种新型导管架，浮托法安装时除静力、地震、疲劳等在位分析必须满足规范要求之外，还需完成装船、拖航、吊装、碰撞等关键技术分析（表1），其中导管架的吊装是需要解决的最大难题。由图2可见，锦州9－3油田新型导管架在位状态为2个相对独立的四腿导管架，浮托平台安装时对导管架的精度要求很高，2个导管架共8个支撑腿柱的高程及相对位置必须在严格的控制范围内，以便于组块与之完整对接。为解决此问题，在设计中采用了辅助吊装框架（图3）。该吊装框架具有以下几个特点：

表1 锦州9－3油田新型导管架浮托法安装时的关键技术分析Table 1 Key technologys analysis of float－over installation for new jacket platform in JZ 9－3oilfield

图3 锦州9－3油田新型导管架型式辅助吊装框架Fig.3 Auxiliary lifting frame for the new jacket platform in JZ 9－3oilfield

1）吊装过程中能够将2个导管架连接为整体，达到整体安装。

2）为满足浅水区浮吊吊高能力，吊点设置在水面以下，须配置液压卡环。

3）框架构件本身要满足吊装计算的规范要求。

4）保障安装完成的2个四腿导管架保持在同一水平面，确保浮托安装时甲板组块的精确就位。

5）该吊装框架采用了水下为插尖套筒连接，水上为焊接的连接短桩（STUB），因此安装及调平之后能够较便捷地拆除。

6）吊装框架设置在主轴外侧，既不挤占槽口空间和船舶空间，又方便切割；同时，该框架下端设置为套筒型式，有效避免了水下切割，提高了施工效率，消除了在气温较低的月份潜水工作的危险性。

此外，锦州9－3油田新型导管架在设计中还采取了以下技术措施：

1）为保证驳船进退船的空间满足要求，位于重冰区的导管架须将通道内的抗冰锥体后安装。

2）靠船件及栈桥等附属结构布置满足浮托要求。

3）若采用先期打井，则浮托平台井口区的构件须考虑与采油树的安全避让问题，尽量将工作甲板放置的设备与甲板置于进船方向的后侧。

2.3 新型导管架安装方案

当新型导管架安装就位、桩与隔水套管安装完毕、灌浆强度满足要求后，首先将吊装框架的上层水平构件连接切割（图4），然后将主腿轴南北两侧连接立片框架的4个STUB切割，再将辅助框架从套筒中提出移走；拆除完成后检测钢桩工作点标高处的跨距，进行组块的浮托安装。

3 应用前景

目前该新型导管架已经成功安装于锦州9－3油田，充分证明了其设计、建造及安装的可行性。与传统浮托井口平台（井口区置于平台两侧）相比，该新型导管架将井口区集中在其中的一个四腿导管架之内，对于钻机平台而言，容易覆盖全部井口，不须考虑因井口区分置于平台两侧而带来的超长滑道梁设置问题，目前渤海垦利、蓬莱、曹妃甸等多个项目均考虑采用这种新的开发方案。该新型导管架以其特殊的结构型式解决了浅水区大型组块的浮托问题，也为极浅水域的大型平台提供了可借鉴的安装模式，从而为浅水区油田的开发提供了一种新的开发方式，同时为保护海洋生态环境做出了贡献，具有广阔的应用前景。

图4 锦州9－3油田新型导管架安装辅助框架拆除Fig.4 Removing the auxiliary lifting frame for the new jacket platform in JZ 9－3oilfield

［1］范模，易丛，白雪平，等.大型组块浮托安装关键技术研究及在我国的应用进展［J］.中国海上油气，2013，25（6）：98－100.

Fan Mo，Yi Cong，Bai Xueping，et al.Research and application of key technologies for float over installation of large topside in China［J］.China Offshore Oil and Gas，2013，25（6）：98－100.

［2］李达，范模，易丛，等，海洋平台组块浮托安装总体设计方法［J］.海洋工程，2011，29（3）：13－22.

Li Da，Fan Mo，Yi Cong，et al.General design method on floatover installation of platform’topside［J］.The Ocean Engineering，2011，29（3）：13－22.

［3］HARTELL W D，BEATTIE M S.Integrated，float－over deck design consideration［C］.OTC8119，1996.

［4］SALAMA K S，SURESH P K，GUTIERREZ E C.Deck installation by floatover method in the Arabian gulf［C］.OTC 11026，1999.

［5］包清华.赵东油田极浅海平台的海上安装［J］.石油工程建设，2010，36（5）：29－31.

Bao Qinghua.Offshore installation of extremely shallow water platform in Zhaodong oilfield［J］.Petroleum Engineering Construction，2010，36（5）：29－31.

［6］白雪平，李达，范模，等.极浅水海域对大型组块安装的影响分析［J］.船舶工程，2014，36（增刊1）：202－205.

Bai Xueping，Li Da，Fan Mo，et al.Influence analysis of large topside float－over operation in ultra－shallow sea water［J］.Ship Engineering，2014，36（S1）：202－205.

A new jacket type for float－over installation in ultra－shallow waters：case study of JZ 9－3oilfield

Wang Liqin Li Da Wang Zhongchang Bai Xueping Sun Youyi
（CNOOC Research Institute，Beijing100028，China）

In some oilfield located in ultra－shallow water，jacket platforms with large topsides could not be designed by lifting installation method since the water depth cannot meet the operation condition of large derrick barges，moreover，dredging is limited by the environmental requirements.It means that the configuration of jacket platform could not be designed by general rules.So a new jacket type composed with two small four－leg jackets for float－over installation is designed for JZ 9－3 oilfield.The practice indicates that the new jacket type not only meets the large span demand for float－over installation but also satisfies the structural strength.This study has solved the problem of constructing large platform in the ultra－shallow water for oilfield in Bohai sea.

ultra－shallow water；float－over installation；new type of jacket platform；structure type；installation scheme；JZ9－3 oilfield

TE951

A

2014－04－25改回日期：2014－09－11

（编辑：叶秋敏）

王丽勤，李达，王忠畅，等.一种适用于极浅水域大型组块浮托安装的新型导管架型式——以锦州9－3油田为例［J］.中国海上油气，2015，27（2）：108－111.

Wang Liqin，Li Da，Wang Zhongchang，et al.A new jacket type for float－over installation in ultra－shallow waters：case study of JZ9－3 oilfield［J］.China Offshore Oil and Gas，2015，27（2）：108－111.

1673－1506（2015）02－0108－04

10.11935/j.issn.1673－1506.2015.02.019

王丽勤，女，高级工程师，2006年毕业于大连理工大学港口海岸与近海工程专业，获博士学位，主要从事海洋工程结构研究工作。E－mail：wanglq3＠cnooc.com.cn。