金信岑，徐進(jìn)，程微，倪鵬，肖曉凌，李宗偉

(1. 深圳市杉葉實(shí)業(yè)有限公司，廣東 深圳 518067；2.上海水下救撈工程技術(shù)研究中心，上海 200090)

恩平油田“海洋石油118”FPSO采用可解脫的內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系泊系統(tǒng)(STP)，其系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)壽命為30年，系泊上錨纜采用快接式的水面連接安裝方式。2020年的水下檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)多根系泊錨纜快速接頭連接器公頭部件有部分鋼珠脫出，難以保證其設(shè)計(jì)載荷，如不及時(shí)修復(fù)，遇上強(qiáng)臺(tái)風(fēng)時(shí)一旦系泊系統(tǒng)受損，可能最終導(dǎo)致整個(gè)油田停產(chǎn)，給公司造成不可估量的產(chǎn)量損失[1]。根據(jù)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)供應(yīng)商APL的建議，應(yīng)將系泊連接器快速接頭更換為永久固定接頭，施工方法應(yīng)參考單點(diǎn)初始安裝方法，將FPSO停產(chǎn)解脫后利用工程船船吊將單點(diǎn)提拉出水面，在甲板上進(jìn)行快速接頭更換。如實(shí)施此方案，油田至少需停產(chǎn)3個(gè)月，會(huì)造成巨額工程費(fèi)用和油田停產(chǎn)帶來的巨大經(jīng)濟(jì)損失。為保證FPSO的安全及油田的不間斷生產(chǎn)，考慮對(duì)FPSO在位不停產(chǎn)更換單點(diǎn)系泊系統(tǒng)錨纜連接器。

1 系泊連接器簡(jiǎn)介

其單點(diǎn)系泊系統(tǒng)由12條錨腿分3簇組成，連接于單點(diǎn)，每條錨腿由錨樁、錨鏈和上錨纜組成，通過系泊連接器連接至單點(diǎn)轉(zhuǎn)塔，使FPSO保持在限定點(diǎn)內(nèi)，一旦連接器受力脫開，F(xiàn)PSO就會(huì)脫離限定點(diǎn)位，損壞輸油管道和高壓電纜。

連接器快速接頭上部分(母頭部件)與單點(diǎn)轉(zhuǎn)塔相連，下部分(公頭部件)與上錨纜相連接。單點(diǎn)初始安裝時(shí)，快速接頭上部分預(yù)先與轉(zhuǎn)塔連接，快速接頭下部分與上錨纜連接，海上施工時(shí)由工程船船吊吊住單點(diǎn)，在工程船甲板上將連接器快速接頭上下部分對(duì)接，實(shí)現(xiàn)快速安裝。安裝后連接器快速接頭下部分上的鋼珠在液壓驅(qū)動(dòng)下凸出，與連接器快速接頭上部分的內(nèi)滑槽貼合張緊固定，承受整體錨纜重量及錨腿張力，見圖1a)。舊連接器長(zhǎng)度2.46 m，水面重量約4 t。

新連接器具有與舊連接器相同的長(zhǎng)度和接頭，不同的是其采用整體結(jié)構(gòu)。水上重量約2.5 t，見圖1b)。

圖1 海洋石油118單點(diǎn)系泊連接器對(duì)比

2 施工方案確定

2.1 FPSO限位要求的確定

在FPSO在位不停產(chǎn)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)維修作業(yè)中，需限位船對(duì)FPSO進(jìn)行限位，以滿足空潛作業(yè)對(duì)FPSO單點(diǎn)浮筒設(shè)計(jì)中心點(diǎn)偏移和FPSO艏向的精度需求。參考南海某FPSO單點(diǎn)浮筒解脫與回接作業(yè)中FPSO限位要求[2]，結(jié)合本次施工工藝的特點(diǎn)，以及空潛安裝、拆卸上錨纜連接頭階段剩余張力最小的原則，確定FPSO精準(zhǔn)限位在單點(diǎn)浮筒設(shè)計(jì)中心位置±0.5 m位置以內(nèi)，F(xiàn)PSO艏向控制在±0.5°以內(nèi)。

2.2 潛水作業(yè)方式的確定

根據(jù)GB 26123—2010的要求，潛水現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有供潛水員安全入水和出水的設(shè)備；當(dāng)甲板面與水面的距離大于3 m時(shí)應(yīng)用潛水吊籠。進(jìn)行FPSO單點(diǎn)系泊連接器更換，可以在潛水作業(yè)支持船或者將FPSO作為潛水作業(yè)支持平臺(tái)進(jìn)行FPSO單點(diǎn)系泊連接器的更換。

以潛水作業(yè)支持船為潛水作業(yè)支持平臺(tái)進(jìn)行單點(diǎn)作業(yè)時(shí)，潛水作業(yè)支持船“69”式靠泊在FPSO一側(cè)，潛水員從支持船船艉下水，其優(yōu)點(diǎn)是潛水支持船干舷低，入出水方便，只需要采用1套潛水員入出水下系統(tǒng)，潛水梯作為應(yīng)急入出水，也利于水面照料人員掌握潛水員水下動(dòng)態(tài)和施工工索具和拆裝工裝的水下轉(zhuǎn)遞，在發(fā)生水下應(yīng)急情況時(shí)救援方便；缺點(diǎn)是增加了施工船舶費(fèi)用和支持船靠泊作業(yè)工作量，靠泊受FPSO船艏海況影響更大，作業(yè)效率較低。

以FPSO為潛水作業(yè)支持平臺(tái)進(jìn)行潛水作業(yè)時(shí)，F(xiàn)PSO需要有足夠的甲板空間進(jìn)行潛水員入出水系統(tǒng)、集成式潛水控制系統(tǒng)、潛水減壓艙等的布置以建立潛水站，優(yōu)點(diǎn)是可縮減船舶費(fèi)用和靠泊作業(yè)工作量，提高作業(yè)效率，但需要增加1套備用潛水員入出水系統(tǒng)[3-4]，以滿足待命潛水員應(yīng)急救援的入出水對(duì)獨(dú)立入出水系統(tǒng)的要求；同時(shí)會(huì)增加FPSO甲板危險(xiǎn)區(qū)域焊接作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

本項(xiàng)目為在單點(diǎn)底部進(jìn)行的定點(diǎn)作業(yè)，綜合考慮作業(yè)效率、費(fèi)用及安全性，確定采用以FPSO為潛水作業(yè)支持平臺(tái)、雙出入水系統(tǒng)1用1備下水的潛水作業(yè)方式，潛水員入出水系統(tǒng)在FPSO甲板采用綁扎的方式機(jī)械固定，其布置見圖2。

圖2 海洋石油118 船艏兩套潛水員入出水系統(tǒng)布置

2.3 拆裝工藝的選擇

系泊連接器更換的重點(diǎn)是將舊的快速接頭式連接器從轉(zhuǎn)塔和上錨纜拆除回收，替換新的整體式連接器重新安裝連接。為此，提出3種拆裝工藝方案。

2.3.1 整體拆除與整體安裝

整體拆除整體安裝，指舊連接器連同上錨纜整體從單點(diǎn)處拆除，整體傳遞給主作業(yè)工程船，在主作業(yè)工程船甲板將舊連接器從上錨纜拆除，再安裝新連接器到上錨纜，然后整體回傳到單點(diǎn)底部，連接到單點(diǎn)轉(zhuǎn)塔。

上錨纜懸垂?fàn)顟B(tài)下整體濕重約8.5 t，舊連接器重約4 t，因此空氣潛水需要在上錨纜安裝空氣提升袋等輔助工具，將連接器頂端的銷軸拆下，整體下放至單點(diǎn)底部。

此時(shí)主作業(yè)船靠近FPSO，將船艉的2臺(tái)絞車鋼絲繩，通過FPSO絞車及ROV牽引傳遞到單點(diǎn)底部并由潛水員將鋼絲繩掛到滑輪上，見圖3。此時(shí)主作業(yè)距離FPSO約45 m。

圖3 水下鋼絲繩牽引安裝示意

潛水員利用索具將拆下的上錨纜和連接器連接到主作業(yè)絞車。主作業(yè)2臺(tái)絞車協(xié)調(diào)交替收放，將上錨纜和連接器整體傳遞至主作業(yè)船艉。此時(shí)主作業(yè)工程船利用船吊將上錨纜和連接器整體吊裝上甲板，見圖4。

圖4 主作業(yè)將上錨纜和連接器整體吊裝上船

主作業(yè)工程船將上錨纜和連接器吊裝上船以后，甲板工拆除舊連接器，更換新連接器。通過船吊傳遞入水，2臺(tái)絞車收放，將其傳遞到單點(diǎn)底部。

潛水員利用吊索具，將上錨纜和連接器整體回裝，連接到轉(zhuǎn)塔。

2.3.2 單獨(dú)拆除與整體安裝

即空氣潛水先拆除上錨纜， 主作業(yè)將其回收至甲板，潛水員再?gòu)霓D(zhuǎn)塔拆除舊連接器。主作業(yè)甲板將新連接器安裝到上錨纜后，將上錨纜和連接器整體回傳至單點(diǎn)由空氣潛水完成連接。

空氣潛水員在上錨纜安裝吊索具輔助，將上錨纜與舊連接器的銷軸拆下。

主作業(yè)船靠近FPSO約45 m，按照2.3.1同樣的方式，將上錨纜回收至主作業(yè)工程船甲板。并將新的連接器安裝到上錨纜。

潛水員繼續(xù)拆除舊連接器與單點(diǎn)轉(zhuǎn)塔連接的銷軸。拆除后，將其回收至FPSO甲板。

主作業(yè)工程船利用船吊和2臺(tái)絞車配合，將連接好的上錨纜和連接器傳遞到單點(diǎn)底部。此時(shí)，潛水員水下安裝吊索具，將其回接至單點(diǎn)轉(zhuǎn)塔。方法與整體安裝方式相同。

2.3.3 單獨(dú)拆除與單獨(dú)安裝

即在飽和潛水先將錨腿底部解脫，釋放錨腿到自然懸垂?fàn)顟B(tài)后，由空氣潛水拆除上錨纜并在單點(diǎn)底部臨時(shí)懸掛，再拆除舊連接器，利用FPSO吊機(jī)將其回收。再通過FPSO吊機(jī)輔助，下放安裝新連接器，并重新連接上錨纜。

潛水員利用吊索具和空氣提升袋將上錨纜提拉減負(fù)，減小銷軸與連接器之間摩擦力，利于水下液壓銷軸拆卸工具的拆卸，從而拆除上錨纜與舊連接器的銷軸。上錨纜下放并臨時(shí)懸掛在單點(diǎn)底部。再通過吊索具和空氣提升袋提拉舊連接器，拆除與轉(zhuǎn)塔連接的銷軸，見圖5。

此時(shí)，利用FPSO甲板上2臺(tái)絞車及FPSO船艏吊機(jī)，將舊連接器提拉出水，回收至甲板(見圖6)，再通過與回收相反的過程，將新連接器傳遞入水。

新連接器入水并傳遞至單點(diǎn)底部后，潛水員利用單點(diǎn)底部吊點(diǎn)索具，將新連接器提拉到位，安裝銷軸。

臨時(shí)懸掛的上錨纜，通過吊索具，移到新的連接器底部，對(duì)孔，安裝銷軸。

飽和潛水海床面完成錨腿回接，整個(gè)安裝工作完成。

2.4 拆裝工藝方案的確定

3種拆裝工藝方案總體對(duì)比見表1。

表1 3種安裝工藝比較(單條錨腿)

整體拆裝、單獨(dú)拆除整體安裝需要主作業(yè)工程船貼近FPSO作業(yè)，需反復(fù)傳遞、拆裝2根大噸位絞車鋼絲繩到單點(diǎn)底部。一方面，大噸位的絞車鋼絲繩由于其重量重、饒性差，潛水員水下懸空操作困難較大；另一方面由于單點(diǎn)底部與側(cè)面合適載荷吊耳極少，相對(duì)各錨腿，其傳遞路由角度、空間受限極大，且對(duì)于一直處于動(dòng)力定位控制狀態(tài)下的主作業(yè)工程船，在艏向限位控制狀態(tài)下的FPSO，其因洋流等多方面因素影響而動(dòng)態(tài)變化，主作業(yè)工程船與FPSO兩船貼近作業(yè)且有鋼絲繩相關(guān)聯(lián)，一旦有異常將很難避讓，因此風(fēng)險(xiǎn)極大；同時(shí)，主作業(yè)工程船貼近FPSO作業(yè)，潛水作業(yè)將面臨涉及動(dòng)力定位方式的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)控制[5]。

采用第三種安裝工藝，能避免上述風(fēng)險(xiǎn)，但需要FPSO吊機(jī)配合協(xié)同作業(yè)，增加了FPSO作業(yè)面水面水下聯(lián)合吊裝風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)各方評(píng)估，確定管理界面，且水面水下聯(lián)合吊裝在同一作業(yè)區(qū)域，溝通更為方便有效；吊裝同處于FPSO一個(gè)基本穩(wěn)定的設(shè)施，吊裝中動(dòng)態(tài)控制的風(fēng)險(xiǎn)更低。

盡管第三種施工工藝會(huì)增加空氣潛水水下拆裝次數(shù)，增大工作量，但潛水員拆除或安裝的上錨纜整體重量減輕，水下更容易操作和調(diào)整，能減少受主作業(yè)施工船舶的影響，也能利用吊索具對(duì)連接器或上錨纜更好地提拉或調(diào)向，實(shí)際效率更高，工期更短，風(fēng)險(xiǎn)更好管控。

3 水下提升技術(shù)運(yùn)用

采用連接器單獨(dú)拆裝方式進(jìn)行作業(yè)，拆除重量分別為8.5、4.0 t,安裝重量分別為2.5、8.5 t，且海洋石油118單點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為水下不可拆卸，單點(diǎn)浮筒周圍無可利用的吊點(diǎn)，上錨纜基座空間狹窄，潛水員水下作業(yè)困難，風(fēng)險(xiǎn)較高。為此，在上錨纜的拆卸、傳遞、臨時(shí)懸掛和回接過程中均采用空氣提升袋進(jìn)行水下提升減負(fù)。盡管該工藝增加了空潛的部分作業(yè)量，但較以往類同項(xiàng)目的作業(yè)方式，降低了FPSO拖尾限位的控制精度，減少受外界施工船舶交叉作業(yè)如水下進(jìn)行鋼纜傳遞的風(fēng)險(xiǎn)[6]，解決了水下起重的無可用懸掛吊點(diǎn)的難題。

4 結(jié)論

1)相比原停產(chǎn)維修的建議，F(xiàn)PSO在位不停產(chǎn)更換單點(diǎn)系泊系統(tǒng)錨纜連接器技術(shù)方案是可行的，且更具經(jīng)濟(jì)效益。

2)單點(diǎn)在線維修必須確保FPSO精準(zhǔn)限位，要求限位組具備豐富的限位作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮突發(fā)惡劣氣象影響，否則，失效后果嚴(yán)重。

3)以FPSO主甲板作為潛水作業(yè)支持平臺(tái)，可提高工作效率，但需同時(shí)考慮潛水設(shè)備在FPSO危險(xiǎn)區(qū)域的焊接固定問題，以及在惡劣天氣FPSO橫搖時(shí)，設(shè)備的穩(wěn)定性。

4)采用前文所述方式，并結(jié)合水下空氣提升袋的使用可以減輕拆裝時(shí)的水下重量，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，但施工中需遵循相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求，以規(guī)避水下空氣提升袋使用帶來的次生風(fēng)險(xiǎn)。