已有海洋平台附近新平台安装的施工特殊性

郭 庆，宋青武，刘吉林，李广帅，孟 阳

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)



已有海洋平台附近新平台安装的施工特殊性

郭 庆，宋青武，刘吉林，李广帅，孟 阳

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

针对海上油气田已有平台附近新建平台逐渐增多的情况，通过总结某项目的工程实践，分析已有老平台安装项目与常规项目的不同之处，包括预调查的时间和内容、平台就位方式、主作业船抛锚就位方案、安装误差要求及栈桥精就位等，认为在已有海洋平台附近安装新平台施工工艺存在特殊性，在进行设计和施工时需重点关注。

新老平台；预调查；抛锚就位；安装误差；栈桥精就位

随着海上油气勘探技术的不断提高，部分海上油气田新发现有大的油气储量，原有的平台能力无法满足油气田整体开发升级的需要，或者根据油气田滚动开发的方案，需要在原有老平台附近新建平台，以增加井口数量，提高油气田整体生产处理能力。

新老平台通过栈桥连接，实现油气田整体升级的需要。由于新老平台距离较近，通常相距5～30 m，与常规海上平台安装相比，已有海洋平台附近安装新平台施工工艺存在诸多限制。为此，通过某项目的实践，就分析已有海洋平台附近安装新平台施工工艺的特殊性。

该项目平台设计水深86.9 m，1999年建成投产，2010年该油田油气钻探过程中取得重大油气发现，初步探明该区域新增天然气储量超过50亿m3，新增原油储量130万t以上，新增凝析油储量80万t以上。为了使得老平台能满足钻机升级的要求，新建1座4腿导管架辅助平台，通过一座30 m的双层栈桥相连，上层用作钻井管子中转或者物资转移，下层走人及布置管线，一端固定一端滑动。新老平台示意见图1。

图1 某项目新老平台示意

1 海上施工工艺的特殊性

1.1 预调查的时间和内容

海底地貌预调查一般分2个阶段进行，调查范围一般为100 m×100 m。

第一阶段。施工前90 d进行海深测量和旁侧声纳测量。

第二阶段。施工前1-2 d进行ROV调查。现场施工时要考虑初始调查阶段与导管架就位时间差，间隔时间过长要考虑海底沙波移动对导管架就位的影响。在海洋区域地质调查中利用ROV开展高精度海底取样及其环境调查方面具有其他调查设备无法比拟的优越性，ROV具有功能多、综合作业能力强、安全可靠和实时遥控等优点[1]。

对于已有老平台项目而言，第一阶段预调查[2]应尽量提前，核实基础数据中各项数据的准确性，作为设计施工的依据，为后续栈桥精准就位打下基础，建议调查时间在施工前6～12个月，必要时可在施工前90 d再次进行二次调查工作，确保数据无误。调查内容除了水深、地貌调查外，还需要着重对老平台位置、导管架及组块各层甲板标高情况进行测量，以便核实设计基础数据的准确性，作为新平台精就位和栈桥精就位的重要依据。

该项目于2014年9月15～19日对场址海床进行预调查，并对老平台位置及标高进行测量，结果见图2、3。

图2 实测老平台方位角

图3 实测老平台导管架基准点(A1桩腿东侧横梁上表面)标高示意

此外，还应对老平台附近已铺设海管海缆情况进行核实确认，作为编制主作业船抛锚就位方案的依据。需要注意的是，在进行该项目预调查过程中，通过对浅地层剖面图中地层内部反射结构特征和内部的次一级反射界面变化的判断，调查结果显示场址表面为粉质粘土，但实际海上施工过程中该区域存在老平台钻井或其他原因遗留的水泥浆，与粉质粘土密度相似，但不利于导管架坐底就位。基于此，在后续类似项目地貌预调查中可进行取样分析或采取其他探测方式，尽可能探明场址表面的组成物质，为后续导管架安装设计和施工提供准确参考。

1.2 平台就位方式

对于常规项目而言，平台就位坐标按照ODP和基本设计给定的坐标就位即可，而对于已有老平台项目来说，按此方法进行新平台就位存在数据偏差的风险，使得新老平台安装完成后无法按照设计要求进行栈桥的安装。因此对于这类项目来说，往往采取相对就位的方式，即根据预调查实测的老平台坐标和方位角，按照新老平台的相对位置关系(设计图纸)，推算新平台海上安装的实际就位位置，并按此位置进行平台海上安装工作。

预调查发现，按照实测的老平台坐标和方位角以及新老平台的相对位置关系，推算得出的新平台导管架就位位置(几何中心)平台北方向为352.7°，而设计的导管架几何中心位置平台北方向为0°，且设计的导管架位置与推算出的导管架位置偏差8.48 m，见图4。

图4 新老平台相对位置关系

在该项目预调查过程中及时发现该问题，协调甲方、设计方共同确定按照实测数据推算的坐标进行新平台就位，使得新平台最终顺利就位、栈桥顺利按安装。

1.3 主作业船抛锚就位

由于海洋环境恶劣, 船舶与海上工程结构物的碰撞事故时有发生[3]，因此在进行主作业船抛锚就位设计时，尤其要做好对已有设施的避让保护，避免出现溜锚等事故发生。

在该项目老平台南侧存在1条海管、西侧存在2条登陆管线、北侧存在2条油水管线及1条海底电缆；新平台侧存在1条新铺设海管，见图5。

图5 老平台附近海管海缆路由情况

基于此，安装设计编制了相应的主作业船抛锚就位(见图6)方案，见图6，其中有7根锚缆跨越海底已存在管线，根据悬链线计算结果，抛锚錨缆1 100～1 600 m，需要在2#、7#、8#锚缆上挂5 t以上浮力的浮筒，挂浮筒后锚缆与海底管线的安全距离均大于规范要求的5 m。

图6 主作业船抛锚就位图

1.4 导管架注水扶正及安装误差要求

目前国内海洋工程工程公司在进行设计时，对于邻近是否有平台的导管架安装精度有不同的要求[4]，对于常规项目而言，要求导管架中心的安装误差在3 m以内，方位角偏差在2.5°以内范围，而对于新建平台邻近存在已建平台时，要求导管架中心的安装误差在0.5 m以内，方位角偏差在2.5°以内，主要是考虑考虑到平台就位后要进行栈桥安装，如果就位误差过大，会影响到栈桥精准就位及后续栈桥管线施工等工作。

1.5 栈桥精就位

栈桥一般采用空间框架钢结构，也有少数采用平面框架钢结构[5]。对于已有老平台附近安装新平台来说，栈桥精就位是施工的重点和难点。

栈桥精就位主要表现在栈桥宽度方向、长度方向以及高程控制等。该项目设计过程中对栈桥就位精度及影响评估结果如下。

栈桥宽度方向：栈桥滑动端挡块在栈桥安装后海上安装，现场施工时，可以对挡块角度进行微调，尽量使挡块平行于栈桥长度方向。

栈桥长度方向。如果导管架实际就位位置远离老平台，实际距离大于设计距离0.5 m范围以内，栈桥强度满足要求；如果导管架实际就位位置靠近老平台，实际距离小于设计距离0.05 m范围以内，栈桥结构无需改动；实际距离小于设计距离0.05～0.50 m之间时，需要切除栈桥滑动端最外侧里面斜撑及栈桥底层进入安全通道(考虑栈桥操作工况的位移)的结构。

高程控制方向。根据组块安装规格书，要求组块各层平台标高误差在75 mm以内，考虑目前老平台甲板实际测量标高高于设计标高，建议尽量使新平台安装标高在正误差范围内。如果高差不满足要求，则需要采取增加垫墩或楼梯踏步等方式以保证栈桥水平度。

对于栈桥配管专业来说，平台间在风、波浪、船舶靠泊等荷载作用下会发生相对运动，通过栈桥的管道会承受平台间相对运动产生的位移荷载，管道应力水平是否满足规范要求在应力分析中需要重点考虑[6]，对于新老平台连接栈桥尤其如此。在进行栈桥设计时，应根据新老平台设计数据进行栈桥管线布置，并进行整体应力分析，作为栈桥管线施工的依据，而当新平台安装完成后，安装误差可能会影响管线布置和应力分布，需要根据最终的实测结果重新校核栈桥整体应力，按照校核结果重新布置管线并修改相关图纸，现场进行修改。

对于栈桥电仪专业来说，老平台与栈桥托架连接处应待栈桥安装后根据实际位置连接，届时如果老平台托架穿出甲板的位置已经确定，根据相应情况措施如下：当栈桥误差为远离老平台时，只需要根据实际情况连接即可，仅是实际托架用量较图纸理论量稍偏大；当栈桥误差为靠近老平台时，可以切断多出来的托架，按照原设计进行连接即可。

1.6 平台安装全过程全站仪监控

对于已有老平台附近新安装新平台来说，导管架、组块以及栈桥安装全过程中均可以在老平台甲板上布置全站仪进行监控，可以在一定程度上提高安装精度，减少误差，因此对于此类项目应充分利用好全站仪监测作用。

2 水深差异导致的影响及应对措施

对于已有老平台附近新安装新平台项目来说，如果设计水深与实际水深差异较大的话，势必会导致新老平台甲板标高不一致，栈桥高低不平，且对栈桥管线影响较大，需要重新进行应力分析，现场修改工作量巨大。因此，对于这类项目，尤其需要关注水深差异给设计和施工带来的影响，提前规划应对措施，防患于未然。因此，在进行平台设计施工前，务必经有资质的单位对导管架设计位置进行复测，并对其水深作调查，再制作详细报告。报告中实测数据如与设计数据有明显差异，应及时与相关单位沟通。

结合已实施的项目，导管架和组块设计水深均采用前期现场调查报告的86.9 m进行设计工作，第一阶段预调查实测水深为88.6 m，考虑到测量误差和取值标准等多方面的影响因素，届时新平台安装可能会存在最大1.7 m的偏差，从而导致新平台甲板标高低于老平台最大1.7 m，栈桥无法正常安装。发现问题时，项目已运行至一定阶段，导管架建造工作已基本完成，组块也正在进行总装工作，修改设计从时间上已无法满足整体项目工期要求，为此，制定以下应对措施。

1)在导管架水平度调整过程中予以修正，采用调平器或导管架扶正索具进行调平。水下导管架调平器是海洋石油平台导管架安装调平专用机具，主要功能是调节导管架桩脚的高度，以实现工程要求的平台水平精度[7]。

2)充分利用导管架顶端的可调整量及取消老平台侧垫墩来解决，此预案由于取消老平台侧垫墩，原设计管线的接口位置需要重新调整，栈桥管线需要重新做整体应力校核并根据校核结果对管线重新进行布置修改。

3)采取增加过渡段的方式来解决标高不一致问题，需要足够的工期来进行过渡段设计、预制和运输工作。过渡段是连接倾斜导管架钢桩与组块竖直立柱的过渡性结构部件。过渡段底部与钢桩联接，其底部倾斜部分与钢桩斜率相同，上部竖直部分与组块立柱联接。过渡段及组块均设有插尖，插尖在海上安装时起找正、对中作用[8]。

4)以上方案如均不可行，可通过在新平台侧增加垫墩或楼梯踏步等方式确保新老平台标高一致，以满足栈桥安装就位要求。

上述方案均会对新老平台栈桥各专业产生影响，尤其是配管专业，具体实施时需要做好核算工作。虽做好了上述几套预案，但实际施工过程中导管架打完桩后经测量，水平度相差680 mm，通过现场使用扶正索具进行导管架调平以及利用导管架顶端余量后，最终保证了导管架就位位置在设计误差范围之内，导管架标高满足设计要求，无需增加过渡段或垫墩，避免了更大修改工作量。

3 注意事项

1)尽可能提前进行现场预调查工作，核实设计基础数据的准确性，如差异较大，需进行二次调查，确保设计输入无误，尤其是实际水深与设计水深差异核实。

2)根据预调查确定的老平台实际坐标，采用相对就位的方式进行新平台安装工作。

3)根据预调查过程中实际水深与设计水深差异核实结果，确定是否需要提前准备导管架水深变化导致的应急预案，如确需准备，则提前做好相关工作，如过渡段的设计和制造。

4)做好新老平台附件区域土壤分析工作，尤其关注因钻井或其他原因导致的水泥浆。

5)充分利用老平台优势，海上安装全过程中采用全站仪进行监测，包括导管架注入扶正、插打钢桩、调平以及组块吊装、栈桥安装等。

6)采用过渡段形式解决水深差异时，需重点关注过渡段与导管架桩腿以及组块立柱的焊接工艺，必须严格按照批准的焊接工艺进行平台腿与桩管的焊接，采取必要的挡风、预热和保温措施，确保焊接质量[9]。

7)新平台安装应与老平台生产协调好时间安排，为降低新平台安装过程中施工风险，建议在老平台检修停产期间进行新平台安装工作。

8)考虑到新平台安装风险，平台安装应在好的气候窗条件下进行。如根据东海海域海洋环境调查资料，将该区域的台风期定位7～10月份4个月，海上运输和安装的气候窗为3～5月份3个月[10]。实际项目实施时，需提前做好近年来现场天气统计分析及近中远期预报工作，根据天气预测合理安排安装工作。

[1] 盛堰,谭鹰,陈宗恒,等.ROV在我国海洋区域地质调查中的应用[J].海洋地质前沿,2013,29(11):67-71.

[2] 徐爱民，纪延涛，陈志堂,等.浅谈钢质桩基式导管架海上安装及注意事项[J].中国海洋平台，2006,21(6):40-45.

[3] 龚顺风，金伟良.海上固定式平台受损构件的维修与评估[J].中国海洋平台,2001,16(2):37-41.

[4] 包清华,冯珩.海上平台导管架扶正安装设计分析[J].船海工程,2010,39(5):222-225.

[5] 刘戈，宋克新.海洋平台栈桥动力分析[J].海洋技术，2009(2):84-87.

[6] 张海成，刘敏.海洋平台栈桥管道应力分析的模拟方法[J].中国造船，2011,52(增刊1):200-204.

[7] 侯金林.导管架调平与灌浆系统[J].中国海上油气(工程)，2000，12(4)：20-22.

[8] 柳宇栋，杜文博.海上导管架过渡段安装定位方法浅谈[J].硅谷，2013(7):175-175.

[9] 臧全斋.大型固定式平台整体化建造技术[J].石油工程建设,2003,29(2):13-17.

[10] 侯金林.导管架和平台上部结构的特点[J].中国海上油气(工程),1999,11(增刊1):12-17.

Specificity for Platform Installation nearby the Existing Platform

GUO Qing, SONG Qing-wu, LIU Ji-lin, LI Guang-shuai, Meng Yang

(Offshore Oil Engineering Co. Ltd, Tianjin 300451, China)

For the situation of the new platforms are increasing near the existing platforms in offshore oil and gas fields, the project practice is summarized to analyze the special technology of installing new platforms near existing platforms, including the time and contents of preliminary investigation, platform setting in place, floating crane anchored in place, installation error requirements, bridge in place, etc. The authors thought that during design and construction of similar projects, it is necessary to make plan in advance and pay special attention to the specificity different from the conventional projects.

existing and new platform; preliminary investigation; anchored in place; installation error; precise in place for bridge

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.032

2016-01-15

国家科技部“863”计划项目

郭 庆(1975—)，男，硕士，高级工程师

U674.38

A

1671-7953(2016)05-0126-05

修回日期：2016-02-18

(2012AA09A0208—03)

研究方向:海洋工程专业和工程项目管理

E-mail:guoqing@mail.cooec.com.cn