渤海友谊号单点系泊腿更换技术

高秉峰

海洋石油工程股份有限公司，天津 300461

渤海友谊号单点系泊腿更换技术

高秉峰

海洋石油工程股份有限公司，天津 300461

渤中28-1油田渤海友谊号FPSO共两根单点系泊腿，年检发现系泊腿推力调心滚子轴承损坏，需要更换这两根系泊腿。通过对比论证，最终确定采用拖拉FPSO到码头，并采用重型销轴开销器拆卸旧系泊腿、安装新系泊腿的方案。首先简要介绍了工程概况，而后较为详细地论述了系泊腿更换方案设计、船首准备、工作协调等施工准备工作，重点介绍了系泊腿更换前期准备、旧系泊腿拆卸、新系泊腿安装、FPSO连接复产工作等内容。工程实践表明，通过合理优化施工工艺，仅14 d就完成了旧系泊腿的拆卸和新系泊腿的安装工作。

单点系泊系统；系泊腿更换；重型销轴开销器；拆卸；安装

系泊腿是单点系泊系统的关键部件，上部通过万向铰与系泊支架（MSS）相连，下部通过万向铰与刚臂（YOKE） 相连，系泊腿将回复力传递到FPSO上面的系泊结构上，确保FPSO做风标运动[1]。渤中28-1油田渤海友谊号FPSO共两根系泊腿，2013年6月，年检发现左右舷系泊腿推力调心滚子轴承出现损坏，经过咨询单点厂家和多次会议论证，初步确定为系泊腿推力调心滚子轴承损坏。10月，再次组织人员对系泊腿进行检查，对上下关联结构进行了NDT探伤，没有发现结构缺陷，轴承润滑良好，单点厂家推断推力调心滚子轴承损坏是由于过载引起的，经过多次专家论证，需要更换这两根系泊腿。通过对比在油田现场在线更换、油田附近海域更换、浅水区更换、码头更换等四种方法，通过从停产工期、可靠性、风险管控能力、天气因素、资源需求、施工效率、陆地资源、工程费用等八个方面的分析，最终确定采用拖拉FPSO到码头更换系泊腿的方案。2014年10月，对两根系泊腿进行了更换，完成安装后油田恢复了生产。下面详细介绍渤海友谊号单点系泊腿的更换技术。

1 渤海友谊号与系泊腿

渤海友谊号FPSO是渤中28-1油田的核心油气生产设施，于1989年投产于该油田，主要参数如下：总长215.62 m，型宽31 m，型深17.6 m，载质量52 000 t。

渤海友谊号单点属于水上软刚臂系泊系统，是塔架式系泊系统的一种。系泊腿是系泊系统的关键部件，如图1所示，系泊腿横摇轴距离11.65 m，纵摇轴距离13.00 m；上部下部各有一个万向铰，每个万向铰的质量为7 t左右，上部万向铰焊接在MSS上，下部万向铰焊接在YOKE压载罐上。系泊腿在不同装载状态下的预紧力为：下部万向铰接头满载2 010 kN，压载2 030 kN；上部万向铰接头满载2 220 kN，压载2 240 kN。上部固定机构包括：长轴、短轴、吊环帽、园螺母等。下部万向节两侧各有4个挡绳器，每个挡绳器留有挡绳螺栓孔，可穿插挡绳螺栓。渤海友谊号系泊腿连接YOKE和系泊支架，具有回复力作用，使FPSO围绕单点作360°的自由运动[2-4]。

图1 渤海友谊号系泊腿

2 施工准备

2.1 方案设计

旧系泊腿拆卸是本项目实施过程中工期较难控制的一个环节，通过以往类似工程项目的工期统计，系泊腿拆卸可能需要3 d，也可能需要9 d，甚至也有可能一个月都无法拆除。为此，制作了两套系泊腿拆卸专利产品（重型销轴开销器），左右舷同时进行施工，以便缩短工期。同时，与单点厂家SBM公司沟通，SBM公司采用钻石线切割机在非洲海域为SHELL公司的一艘FPSO更换了系泊腿。于是，同时展开了钻石线切割机拆除旧有系泊腿的研究工作，通过多次方案论证和现场调研，对于钻石线切割拆除系泊腿的方案也做了充分准备。

围绕重型销轴开销器和钻石线切割两套方案，在主用方案和备用方案上面进行了论证，从最开始的采用重型销轴开销器作为唯一方案，到采用钻石线切割为主要方案、重型销轴开销器为备用方案，再到一侧采用钻石线切割，另外一侧采用重型销轴开销器，最后一直到采用重型销轴开销器为主要方案，钻石线切割为备用方案。为了缩短系泊腿拆卸的工期，对各种组合方案进行了对比分析，重型销轴开销器应用成熟，有类似经验，也可用于安装，但钻石线切割国内目前没有应用，无法估计首次使用带来的风险，最终选择重型销轴开销器同时拆除两侧系泊腿的拆除方案。采用重型销轴开销器方案，实际仅用3 d时间拆除了原有的两根系泊腿，4 d时间完成新铰接头的组装和新系泊腿的安装，实现了系泊腿的快速更换[5-6]。

2.2 船首准备工作

FPSO靠泊码头，带缆系泊，系泊腿下方与系泊架的固定解除；新系泊腿到货后，上部系泊腿运输到FPSO靠泊的码头。准备工作包括以下内容：

（1）MSS立柱附近封固的软管、跨接电缆使用吊带后拉，避免施工时刮伤。

（2）MSS系泊腿立柱处搭设一个3面脚手架吊架小平台，如图2所示。脚手架工作平面与系泊腿小平台平齐，新旧系泊腿吊装进出方向使用临时踏板，预留出吊装通道。

图2 吊架小平台

（3）系泊腿变径处直梯平台下方搭设临时吊架，用于对系泊腿缠绕20 t吊带。

（4）切割小平台支撑结构附近的直梯、栏杆、部分格栅和船艏前方的部分小平台边框，使用橡胶垫包裹露出的棱角。

（5） 将4条20 t×6 m的吊带与20 t卡环连接，组成绳扣，与MSS上方20 t倒链和码头吊机索具连接，吊机挂扣，配合安装固定吊耳工装压盖，挂2条准38 mm×6 m吊装钢丝绳索具，索具下端挂20 t×6 m倒链与绳圈连接。

（6）拆除系泊腿小平台下方的临时吊架，安装系泊腿铰接头扶正框架。

（7）安装重型销轴开销器和辅助胎具，使用5 t倒链和吊带与上方盖板工装连接。需要注意的是：吊装期间雾天能见度需＞50 m，风速＜12 m/s。

2.3 协调工作

陆地码头管理界面非常复杂，主要的参与方包括工程建设方、油田作业方、船厂、承包商等单位，参与施工作业的各专业人员多，需要多工种相互配合作业，共同完成停产工作。同时，根据工期需要，建立了系泊腿更换组织机构，根据各施工方实际情况划分工作界面，明确停产中各方的职责。组织召开各方协调会议，组织参与方对系泊腿拆卸和安装需准备的工作进行全面的联合检查，重点包括系泊腿更换方案的高效性、人员到位情况、物料准备情况、沟通协调工作等。编制24 h人员值班表，负责施工作业的运输安保，负责人员上下船的安全检查、沟通和组织协调[7]。

3 系泊腿更换

3.1 前期准备

由于渤海友谊号FPSO服役已经超过20年，该FPSO系泊腿更换关键设备的状态不确定，需要尽早启动施工关键材料、设备的前期准备工作。主要包括三个方面：其一，检查吊装方案的完整性和有效性；其二，检查材料工机具，如重型销轴开销器等是否处于良好状态；其三，检查核实FPSO艏尖舱是否干净，注入防冻液。

3.2 旧系泊腿拆卸

采用重型销轴开销器拆卸的方案，具体的施工步骤为：

（1）MSS支架上施工人员拆除固定销堵头螺栓，使用200 t千斤顶拆除Lock Pin。

（2）20 t倒链带力，将系泊腿的重量从纵摇轴转移到倒链上。

（3）码头吊机提起2根准38 mm×10 m的钢丝绳索具，20 t卡环挂扣。

（4）如图3所示，使用重型销轴开销器和200 t千斤顶拆卸系泊腿纵摇轴。

图3 重型销轴开销器

（5）2个20 t倒链同时缓慢下放，倒链链条松懈时结束，将系泊腿重量转移到码头吊机吊钩上。

（6）吊机转移系泊腿，继续释放倒链，在吊机索具独立吊装系泊腿后，将倒链上的吊带摘下，旧系泊腿吊装放置到地面上。

（7）将旧系泊腿上的平台和直梯拆卸。

（8）重复上述步骤完成另一条旧系泊腿的拆卸。

3.3 新系泊腿安装

码头场地摆放300 mm×300 mm×2 000 mm枕木多根，堆积高度1.5 m，摆放位置如图4所示。两侧使用L75角钢支架固定；核对左右舷系泊腿，新系泊腿变径处挂20 t×10 m吊带，穿过20 t卡环，用吊机起吊摆放到枕木上，放置时注意系泊腿环眼朝向；枕木与新系泊腿接触位置放楔块防止其转动；码头吊机配合安装新系泊腿小平台和直梯，新系泊腿上方铰接头处安装扶正框架。

MSS支架上拆卸旧的止推垫片、轴套后，用压缩空气清理系泊耳（Mooring Lug）、新系泊腿轴套、销轴油路沟槽等；组对千斤顶垫板，使用50 t千斤顶安装新系泊腿轴套；安装Mooring Lug止推垫片，使用临时定位轴固定，定位轴装到轴套内，以免干涉销轴安装；吊机将新系泊腿销轴、轴套、垫片等吊装到脚手架工作平台上。

新系泊腿吊装的具体步骤：

（1）新系泊腿上端变径附近挂吊机索具（2根20 t×10 m吊带+2个20 t卡环）、以及倒链提升索具（2根20 t×6 m吊带+20 t卡环）。

图4 新系泊腿支撑枕木

（2）索具穿过小平台，吊机起吊，将系泊腿转到脚手架平台上易于挂扣位置。

（3）工作平台上施工人员将2条20 t×6 m吊带与20 t倒链挂扣，吊机吊钩下放，20 t倒链收紧，将系泊腿重量转移到倒链上。

（4）将与吊机连接的2条20 t吊带摘下，吊机收钩，2个20 t倒链继续提升，将系泊腿轴孔提升到位，铰接头扶正框架拆除。由各方现场确认新系泊腿组对满足安装要求。

新系泊腿现场吊装见图5。

图5 新系泊腿吊装

采用重型销轴开销器安装方案的具体施工步骤：

第一，首先测量旧铰接头孔径，确保与新系泊腿销轴完全匹配。

第二，安装销轴，销轴安装完成后需核对环板内侧与Mooring Lug的间距，两端均为74 mm。

第三，固定销钻孔，安装固定销及堵头螺栓，安装销轴外侧2块盖板垫圈，与销轴焊接固定。

第四，新系泊腿油路灌注润滑脂，安装油路堵头，新系泊腿转动试验。

第五，安装新系泊腿定滑轮，恢复直梯和小平台栏杆，两舷系泊腿下方平台吊耳挂15 t卡环、2条准20 mm×35 m钢丝绳索具，与MSS立柱根部地锚点固定。

第六，重复上述步骤完成另一根新系泊腿安装。

3.4 FPSO连接复产

陆地码头更换系泊腿完成后，进行FPSO出港拖航及海上连接，通过1艘8 000 hp（1 hp=745.7 W）拖轮拖带FPSO到达指定海域，另外利用2艘6000hp拖轮配合上线，1艘4 000 hp港座拖轮配合就位，完成FPSO海上连接，最后进行跨接软管及跨接电缆的拖拉安装[8]。借助此次系泊腿快速更换，FPSO施工的各个工序衔接流畅，紧密配合，为后续油田的复产夯实了基础。

在渤海友谊号FPSO系泊腿更换过程中，通过合理优化施工工艺，仅14 d就完成了旧系泊腿的拆卸和新系泊腿的安装，得到业主的肯定，创造了良好的经济效益。系泊腿更换以及FPSO就位连接工作的海上施工需要有大规模作业船队的支持，同时由于海上环境因素的不确定性和高风险性，且施工期间为10-11月份，合理优化计划后，抓住了最有利的天气时机，在保证工程施工安全的前提下，通过科学化、精细化的管理，同时提高船舶资源的利用率，最终21 d就实现了油田的复产，FPSO连接完成时间比计划时间提前18 d，使油田多贡献原油产量41 820 m3，天然气产量1 530万m3。

4 结束语

项目通过周密的施工准备和精细化的施工管理，于2014年11月4日完成渤中28-1油田的复产工作。实践表明，在码头更换系泊腿的基本方案成熟可行，对于FPSO系泊腿的更换具有普遍指导意义。

[1]《海洋石油工程设计指南》编委会.海洋石油工程FPSO与单点系泊系统设计[M].北京：石油工业出版社，2007：321-322.

[2]刘雪宜，孟俊瑜，杨洪所，等.渤海友谊号FPSO解脱与拖航[J].船海工程，2015，44（6）：149-152.

[3]刘雪宜.FPSO在YOKE损坏时的应急解脱[J].石油工程建设，2013，39（3）：26-30.

[4]谭耀模.FPSO单点系泊检测系统设计[J].船海工程，2014，43（5）：25-28.

[5]中国海洋石油总公司，海洋石油工程股份有限公司.重型销轴开销器[P].中国：CN 102019550A，2011-04-20.

[6]刘雪宜，于常宝，杨洪所，等.FPSO单点系泊腿更换技术研究与应用[J].船舶与海洋工程，2016，32（6）：68-72.

[7]吕寻贞，姚志义，刘洋，等.海洋石油老旧生产平台改造项目管理及施工策略[J].石油矿场机械，2014，43（7）：98-101.

[8]高秉峰，刘雪宜，于常宝，等.拖轮法更换跨接软管的实践[J].石油工程建设，2016，42（5）：19-22.

Technical research on replacing SPMlegs of Bohaiyouyi FPSO

GAO Bingfeng
China Offshore OilEngineering Company，Tianjin 300461，China

SPM system is a criticalfacility for oil production，oilprocessing and oilstorage in offshore oiland gas fields.Bohaiyouyi FPSO in BZ28-1 Oilfield has two SPM legs.During annual inspection in June 2013，damage was spotted in thrust-roller bearings located in PS/SB mooring legs of Bohaiyouyi FPSO SPM.The legs needed replacing.Through comparative analysis，the leg replacing scheme was decided，i.e.towing the FPSO to the dock，then using heavy pivot pin releaser to dismantle old legs and install new legs.This paper outlines the leg replacement project，discusses the design scheme of replacement，construction preparation，old leg dismantling，new leg installing，SPM connecting with FPSO and reproduction.The engineering practice showed that through optimization of construction process，the replacement of the two legs was successfully finished in 14 d.

single point mooring system；SPM leg replacement；heavy pivot pin releaser；dismantle； install

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.06.009

海洋石油工程股份有限公司科研项目（E-0817P003）。

高秉峰（1984-），男，甘肃白银人，工程师，2008年毕业于中国石油大学（华东）过程装备与控制工程专业，现主要从事FPSO解脱连接、单点及平台维修改造等工作。Email：gaobf@mail.cooec.com.cn

2017-08-29