降低半潛船體開孔差錯率的應用研究

李晶，龔萍，張濤，司紅濤

(1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451；2.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300451)

0 引言

隨著近年來國家深水油氣勘探開發(fā)力度的加強，浮式設施裝備已被廣泛應用，且制造細節(jié)如船體開孔也逐漸被全行業(yè)所重視。船體開孔(open hole)，又稱穿艙(penetration)，其包括結構開孔及穿艙件焊接兩部分，其貫穿浮式裝備的船體設計、建造檢驗、安全生產等全周期。行業(yè)內認為船體開孔差錯率不僅涉及設計及建造質量，對功能設計、系統(tǒng)聯(lián)通、結構完整等工程實施、經濟效益等存在直接影響，甚至也是海上浮式裝備在位穩(wěn)性、艙室密封及安全生產的關鍵因素之一。

本文則基于目標半潛項目實際問題進行分析梳理，針對工程過程中降低船體開孔差錯率的管理措施和實踐方法進行探索，進而深化其在行業(yè)的應用，推進企業(yè)提質增效及發(fā)展。

1 目標半潛項目介紹

該應用研究的目標項目為國內半潛式生產平臺。其特點集中為世界上最大桁架凝析油儲存半潛平臺、國內首次1 500 m水深浮式生產設施、國內首個1 500 m 水深浮式生產設施總包工程。半潛船體規(guī)格如下：型長91.5 m× 型寬91.5 m× 型深59 m，其中4 個浮筒尺寸為49.5 m×21 m×9 m，4 個節(jié)點尺寸為21 m×21 m×9 m，四個立柱尺寸為21 m×21 m×50 m。

1.1 目標半潛開孔介紹

目標項目船體開孔存在一定的功能性及專業(yè)性，在不考慮結構自身流水孔、過梁孔以及減輕孔等，主要涉及輪機、暖通、舾裝、電儀訊、配管、結構等專業(yè)水密非水密的開孔，共3 662 個。

1.2 目標半潛開孔問題介紹

經了解項目背景和開孔數(shù)據(jù)得知，目標半潛存在一定的特殊性及挑戰(zhàn)性，且其船體開孔涉及的專業(yè)多、數(shù)量大、差異化等要求，因此其船體開孔需進行重點關注。同時該項目過程中陸續(xù)出現(xiàn)了相關開孔設計及建造等問題，如圖1 所示。經問題梳理及測算，其潛在差錯率接近6%。

圖1 目標半潛項目開孔問題示意

經目標項目開孔問題影響評估、問題分區(qū)整理且結合目標項目建造要求，啟動以降低船體開孔差錯率為核心的應用研究和實踐工作。

2 多維度開孔問題分析

2.1 橫向分析

對比核實多項目半潛平臺開孔規(guī)模，評估目標項目開孔規(guī)模合理化?；诙喟霛擁椖块_孔規(guī)模對比及借鑒，該項目開孔體量、占比相對接近；雖然空間緊張加大開孔難度，但可通過設計和管理手段實現(xiàn)開孔差錯率降低[1]。

2.2 定向分析

以問題歸類法，結合開孔問題調查，展開深入分析、將問題逐條細化歸類總結，梳理其方向。通過問題項分析，以問題因素及整改方向進行劃分，從而推動后續(xù)策略、協(xié)同安排等后續(xù)工作的有序開展。

2.3 定量細化

以開孔待定項1-開孔基準偏差(hold&hold1)、開孔待定項2-結構球扁鋼碰撞(hold2)以及開孔待定項3-專業(yè)尺寸待定(hold3)為定量分析為例；待定約束包括前端可行、設計迭代、輸入調整等因素，且對開孔差錯率存在隱患，因此以離散及柱狀圖定量細化待定信息，如圖2 所示。

圖2 開孔問題的定量細化xy離散圖示意

經定量細化，對待定項進行區(qū)域化、分級化處理，后續(xù)可對主要待定項類型進行重點把控。

2.4 縱向延展

全周期數(shù)據(jù)延展，通過現(xiàn)場與工程師交流，請教施工工藝及實施手段；通過模型對比、機具觀摩和建造文件學習，對允許公差、偏差范圍、以往數(shù)據(jù)等要求有了深入了解。在與工程師對接過程中，積累了開孔偏差案例、解決措施以及施工優(yōu)化手段。

3 開孔差錯率原因及應對實施

3.1 慣性思維及應對措施

原因確認：固定平臺設計人員及船廠施工人員對于該項目開孔設計和制造要求認識程度有待提升。

對策實施：強化線下線上培訓，完成《管線穿艙件細則》《船體開孔管理概述》等培訓；持續(xù)進行船廠現(xiàn)場宣貫及開孔施工培訓；完善開孔管理體系，制定開孔管理流程，增加開孔編碼設置等工作。

3.2 模型差異及應對措施

原因確認：詳細設計三維模型及生產設計三維模型功能定位和設計完整性差異。

對策實施：開發(fā)需求收集，與船廠和施工方交流，收集模型差異、開孔需求等開發(fā)必要信息。利用計算機軟件編程，實現(xiàn)二次開發(fā)和升級；且同步完成開發(fā)流程編制和人機界面設計。

開發(fā)編程和工具實施，PDMS 環(huán)境下PML 語言編程；高效開孔設計，提取關鍵信息，與AM 匹配對比及差異數(shù)據(jù)融合。

3.3 工藝不滿足及應對實施

原因確認：與施工方及第三方共同討論分析工藝不滿足—引起內部涂塑層脫落原因。

對策實施：(1) 施工工藝調整，核實涂塑溫度曲線及影響范圍，與建造方共同研究焊接水冷降溫工藝。其優(yōu)點：維持原開孔，增加新工藝；缺點：新工藝中質量控制手段及過程監(jiān)測待完善。

(2) 考慮PW003 穿艙替代方案。提出雙套管穿艙方案，即銅鎳管外套碳鋼管材，直接與艙壁焊接。優(yōu)點：符合30 年防腐要求，同步滿足結構強度校核；缺點：雙套管穿艙需特殊定制[2]。

兩方案綜合評估，通過兩方案對比，如圖3 所示，從實施可靠性及現(xiàn)場施工等角度出發(fā)，最終選擇穿艙替代方案，并開展后續(xù)采辦建造等工作。

圖3 兩方案安裝比較示意

4 效果復查

經上述原因分析及應對實施，為降低半潛船體開孔差錯率，目標項目共完成了2 次20 人以上技術培訓，1 次項目組和施工方參加的現(xiàn)場宣貫，1 項船體相關二次開發(fā)應用，以及針對穿艙件替代方案的1 套典型圖、4 批采辦料單，共640 個開孔施工。

最終數(shù)據(jù)顯示船體開孔差錯102 個，占比約2.8%，如表1所示。該差錯率降低到3% 以下，在目標范圍內。

表1 建造現(xiàn)場采集復核值

5 結語

此次降低半潛船體開孔差錯率的應用研究，從實際項目出發(fā)并針對開孔問題，追根溯源，逐項分析，高效執(zhí)行，最終圓滿完成既定目標。同時還需持續(xù)完善開孔案例分析、降低差錯率報告、編制標準化文件等措施，鞏固船體開孔問題解決和質量提升，進而提升行業(yè)的管理水平和整體競爭力。