組塊重量超越導管架設計極限重量應對

譚紅瑩

海洋石油工程股份有限公司 天津 300451

1 概述

海洋平臺分為下部導管架和上部組塊兩部分，導管架設計主要有導管架結(jié)構(gòu)和防腐專業(yè)，組塊設計涉及工藝、總體、結(jié)構(gòu)、電氣、儀表等近十個專業(yè)。導管架設計和組塊在詳細設計階段同時開始，而導管架設計需要上部組塊的重量作為設計基礎，但由于現(xiàn)在海洋平臺開發(fā)周期的需求，導管架通常要在詳細設計前期就要完成設計并開工建造，而此時組塊設計剛開始不久，就需要給導管架提供重控。這時期的重控通常按照前期設計階段的估算結(jié)合經(jīng)驗提供，但有時由于各種原因?qū)е略斣O初期階段的重控遠大于前期階段重控，這就會對導管架的設計產(chǎn)生較大影響，可能需要增大構(gòu)件管徑和壁厚，超出的再大甚至可能需要改變導管架設計方案，如增大樁徑，這樣就會對工期產(chǎn)生嚴重影響，因此此時需要充分核實重控，在保證重控的可靠的基礎上最大程度地減少對項目的影響。本文以工程實例說明遇到此類問題的解決方案。

2 工程實例

2.1 平臺概況

此工程新建中心處理平臺CEPB是一座集生產(chǎn)及生活為一體的8腿導管架中心平臺，平臺組塊采用浮托法安裝，導管架工作點間距為22m×（12m+48m+12m），設有三層甲板。

上層甲板主要布置鉆機設備模塊和支持模塊、燃氣透平發(fā)電機組、TEG再生橇和120人生活樓，并為后期預留了6臺濕氣壓縮機及其輔助設施的空間。

中層甲板主要布置井口區(qū)、生產(chǎn)處理設施、凝析油處理系統(tǒng)、化學藥劑注入撬、燃料氣系統(tǒng)、天然氣壓縮設施、公用設施及電氣房間。

下層甲板布置清管球收發(fā)球裝置、閉排系統(tǒng)、火炬分液罐、段塞流捕集器、化學藥劑注入撬、凝析油處理單元、TEG脫水系統(tǒng)以及淡水、海水、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、消防泵等公用系統(tǒng)設備。

導管架結(jié)構(gòu)8腿12個裙樁，樁徑96in，入泥127m

2 設計重控情況

2.1 基本設計重控

組塊操作重選取24800MT，組塊極端重取整后22600MT用于導管架在位分析，導管架結(jié)構(gòu)滿足要求。

2.2 詳設初期A3 版重控結(jié)果

詳細設計啟動后，各專業(yè)提供組塊重控以供導管架設計，發(fā)現(xiàn)詳設A3版重控超出了前期確定的導管架極限重量，具體見下表1。

表1 A3版重控匯總

表2 鉆機模塊基設與詳設A版及A1版的操作重與極端重對比

導管架依據(jù)A3版重控進行設計核算，計算時重量取整，重心±0.5m，即操作重26700MT，（-4.38，-0.76，33.0），極端重25500MT，（-4.58，-0.74，33.0），部分桿件uc接近或超過1.0，不滿足要求。

2.3 詳設A5 版重控核實及結(jié)果

A3版重量超出導管架設計極限后，項目組對組塊重量、重心持續(xù)優(yōu)化，更新至A5版重控，并詳細分析了重量超出前期階段重量的原因，以確保最新重控的可靠性。

2.3.1 導致重量增加的方案變化

（1） 全壓設計方案

基設0A版較準0版井口管線調(diào)整為全壓設計；管匯變?yōu)?套22寸管匯，但其中超級雙相不銹鋼22寸10000psi的關斷閥、4寸以上DBB閥、管線極難采辦。 8”出油管線應力分析存在極大風險；考慮到采辦的可行性，詳設將管匯改為3套14”，出油管線也改為4”和6”，需要擴充甲板170m2。

全壓設計因管線、閥門等壓力等級升高、壁厚增加，管匯數(shù)量增加以及相應甲板擴充均導致重量增加，基本設計維持（0）版重控，沒有更新相應重量。

（2）橇塊線變化

撬塊范圍變化：因采辦策略調(diào)整，基本設計（0）版與基本設計B版相比，調(diào)整了容器設備的橇塊線，主要包括：分離器、換熱器等壓力容器。設備內(nèi)的隔離閥、調(diào)節(jié)閥、BDV、PSV、流量計等工藝閥門和儀表設備均移至橇塊線外，導致配管和儀表專業(yè)重量增加，基本設計（0）版重控機械專業(yè)已減去了管線、儀表、閥門等重量，但配管和儀表專業(yè)未增加相應的重量。

橇塊線調(diào)整后，配管專業(yè)增重248噸，儀表專業(yè)增重81.57噸。

（3） 換熱器方案

基本設計（0）版換熱器估重偏輕，后基設提供更新版換熱器重量，與基設（0）版增重409噸，詳設估重與基設更新重量基本一致，較基設（0）版增重337噸。低溫換熱器方案按2臺估重。

（4）鉆機模塊

A3版重量超出導管架設計極限后，鉆機模塊1項目組也對其重量進行優(yōu)化減重，分別提供了A版和A1兩版重控。

2.3.2 A5版重控與基設（0）版重控對比

通過核實梳理各專業(yè)重量，確認得出A5版重控操作重比基本設計（0）重1660噸。

2.3.3 詳設A5版重控導管架核算結(jié)果

（1） 詳設A5版重控折減

導管架依據(jù)A5版重控和設計規(guī)格書對設計重量進行折減，活荷載操作重量折減50%；除鉆修井重量外，極端荷載按照（操作重-干重）*0.75計算；鉆修井重量極端重量采用詳設A1版，西南井位。導管架計算重量操作重26009噸，極端重24391噸。

（2） A5版重控核算結(jié)果

根據(jù)此重控對原導管架進行核算，較多桿件uc值超過0.95，A1腿uc超1.0。

調(diào)整UC值較大的桿件壁厚，共增加21噸鋼材，調(diào)整后桿件應力在0.9左右，較為合理。

2.4 后續(xù)管控

通過優(yōu)化重控，調(diào)整局部構(gòu)件2壁厚，解決了重控超于導管架極限重量不滿足要求的問題，但后續(xù)要持續(xù)進行重量控制。

（1）各專業(yè)以A5版重量作為不可超越重量與重心，后續(xù)設計持續(xù)向有利于重量、重心條件的方向優(yōu)化。

（2）后期在采辦設備時，業(yè)主和工程項目組需按照重控嚴格控制設備的重量。

（3）在招標過程中，及時將設備重量信息反饋給詳設項目組，便于詳設更新重控。

（4）對于已中標的廠家設備，要求廠家嚴格控制設備重量尺寸，不能超過投標時的重量尺寸。

3 結(jié)束語

此工程實例詳設初期發(fā)現(xiàn)組塊重量超過前期確定的導管架設計極限重量，導管架構(gòu)件不滿足，增大導管架樁徑可以解決此問題，但鋼材量要大幅增加，且設計工期會顯著增加。導管架建造工期至少后移兩到三個月，對工程影響很大。因此聚焦對重量的核實和優(yōu)化，特別是鉆機模塊的重量和一些大型設備設施的重量優(yōu)化，經(jīng)各設計方優(yōu)化，將重量大幅降低，導管架僅進行了局部構(gòu)件的調(diào)整解決了此問題，避免了導管架重新設計對項目工期的影響。因此，對于導管架設計，一旦出現(xiàn)后期重控超重的情況，最佳方案是采取措施降低重量，避免導管架設計的大方案變化。