单点系泊系统中FPSO与SPM之间跨接软管更换的工程实践

崔矿庆 ， 杨家臣， 黄建虾， 林　晓， 曲　杰

(1.中海油能源发展装备技术有限公司， 天津 300452； 2.中海石油(中国)有限公司天津分公司， 天津 300461)



单点系泊系统中FPSO与SPM之间跨接软管更换的工程实践

崔矿庆1， 杨家臣2， 黄建虾1， 林晓2， 曲杰1

(1.中海油能源发展装备技术有限公司， 天津 300452； 2.中海石油(中国)有限公司天津分公司， 天津 300461)

摘要：结合秦皇岛32-6油田更换FPSO与SPM之间跨接软管的实践经验，分析了更换跨接软管的3种方法：浮吊辅助法、驳船辅助法和绞车牵引法。并结合单点系泊系统的特点和各种方法的使用条件，最终选择了绞车牵引法。在国内此类工程案例较少，此次成功实施可为海上类似施工提供宝贵的经验。

关键词：FPSO； SPM； 跨接软管； 单点系泊

0引言

秦皇岛32-6油田位于渤海湾中北部，京唐港东南约20 km，距离塘沽130 km左右，平均水深约为20 m。“渤海世纪”号FPSO(Floating Production Storage and Off-loading vessel)于2001年10月起服役于秦皇岛32-6油田。“渤海世纪”号FPSO是一艘16万吨级的浮式生产储油装置，船体长287.4 m，宽51 m，储油量15万方，年处理能力400万方，船体采用双底双壳，按25年连续生产要求进行设计，且能抵御渤海湾百年一遇的风浪和50年一遇的海冰。

单点系泊系统(Single Point Mooring System，SPM)，基本上可分为悬链浮筒式系泊系统(CLAM)、单锚腿式系泊系统(SALM)、软刚臂式系泊系统(SYS)、内转塔式系泊系统(IT)和外转塔式系泊系统(ET)五大类。该文所涉及的单点系泊系统为塔架式软钢臂单点系泊系统有四个组成部分，即系泊塔架、旋转接头、系泊机构和FPSO结构，塔架式刚臂系泊装置如图1所示。

图1　塔架式刚臂系泊装置

单点系泊系统SPM的主要功能有：(1) 使FPSO在风、浪、流环境载荷作用下，绕SPM作圆周运动；(2) 通过单点的转接，使从井口平台流经海管的原油/井液经过跨接软管被输送到FPSO处理外输，而FPSO经过处理的生产水再被返送回井口平台注入地下。同时,FPSO的电源经过单点的转接，通过海底电缆传输到井口平台供生产和生活用，以及通过单点的光纤通讯滑环和海底光缆实现FPSO与井口平台与陆地之间的信息传输。

1跨接软管概况和施工环境

FPSO与单点之间有跨接软管连接，用于接收油井中抽出的原油，或向油井中输送注水。由于该跨接软管从2001年开始投用，已经使用了十年的时间，根据OCIMF规范和厂家(DUNLOP跨接软管厂家)建议，需对软管进行更换。

此次更换的跨接软管是2根508 mm的油、水混输软管。每根跨接软管共有4节组成，最大处直径达777 mm，最小处直径为613 mm。4节软管组装完成后的重量为9.75 t，长度为44.3 m，设计压力1.9 MPa，最小弯曲半径2 m。

FPSO与单点两端固定跨接软管之间的距离约30 m，最高点距离海平面约34 m，跨接软管最低点距离海平面约20 m。软管直径大、安装跨度大、施工风险性大是此次施工的难点，且所有工作需在停产期间完成，因此，此项工作时间紧、任务重。

2跨接软管更换方法研究

更换跨接软管的方法需根据单点系泊的形式确定，通常有浮吊辅助法、驳船辅助法和绞车牵引法。浮吊辅助法拆除软管时是将浮吊的两个吊钩分别吊起单点系泊端和FPSO端的软管，利用浮吊的旋转和变幅将软管放到驳船上，安装时利用浮吊的两个吊钩分别吊起软管的两端，分别送到单点系泊端和FPSO端[1]。此方法安全性高，对海况条件要求较小，并且对FPSO和单点系泊的结构没有要求，施工进度快，但是此种方法的成本较高。

驳船辅助法是指驳船停靠在单点系泊和FPSO的中间[2]，在跨接软管的垂直正下方，利用单点和FPSO上的绞车进行拆除和安装。拆除软管时先将专用牵引头固定在软管的两端，分别将单点和FPSO端的绞车与牵引头连接，利用2台绞车同时释放，将软管放到停靠在单点系泊和FPSO中间的驳船上。安装时与拆除步骤相反，将新软管事先摆放在驳船上，利用单点和FPSO端的绞车分别牵引软管的两端，将软管牵引到位。使用此种方法的前提是单点系泊的软钢臂在水下的结构形式。该方法比较经济，但对天气和海况的要求较高，由于单点与FPSO之间的距离有限，驳船停在其中间风险较大。

绞车牵引法是指完全利用单点和FPSO上的绞车牵引和释放进行拆除和安装。拆除软管时，先将专用牵引头固定在软管的两端，分别将单点和FPSO端的绞车与牵引头连接，利用FPSO端的绞车牵引，单点端的绞车牵拉释放，经过FPSO侧MSS上的斜板将软管拖拉至FPSO的船艏位置，在牵引的过程中需借助船艏的绞缆机共同完成。跨接软管安装时，需提前将新软管摆放在船艏，利用单点端的绞车牵引软管，FPSO侧绞车做牵拉释放。此种方法在水下和水上都可使用单点系泊的软钢臂。

在施工中需要根据现场单点系统的结构形式、现场工况和实际费用成本，灵活制定更换方案。渤海世纪号采用的是软钢臂在水面上的系泊系统。在选择方案时选取了对拆除和安装使用不同的方式，拆除软管借助驳船进行拆除，安装时使用了绞车牵引法。

3跨接软管更换过程

3.1前期准备工作

由于更换跨接软管是在油田停产期间进行，时间相当紧迫，耽误一天就意味着少产5 000方的原油，前期的准备工作显得尤为重要。为了确保施工顺利安全进行需确保现场所使用的设备设施安全可靠，前期必须进行检验、检修和准备充足的资源，包括对绞车做维修保养并进行试重试验，对使用到的吊耳重新检测。预先更换跨接软管底座的螺栓、制作便携式的小轮车，准备好将会用到的机具设备，包括：污油罐、隔膜泵、试压泵、倒链、吊带和各式扳手以及配合协助的驳船。

图2　软管牵引释放方式

3.2软管拆除过程

停产开始后由油田人员使用生产水对软管进行导流程清洗，然后分别拆除单点侧和FPSO侧软管两端的弯头，将事先准备好的隔膜泵入口管线插入软管内部，启动隔膜泵对软管进行抽水。待污油水抽净，将专用牵引头固定在软管的两端，并将单点侧和FPSO侧的绞车连在两端的牵引头上，同时配合作业驳船上的绞车缆绳栓，接在FPSO侧的牵引头上。释放FPSO侧的绞车钢丝绳，将FPSO侧的软管缓慢放到海面上，启动驳船上的绞车将FPSO侧的软管牵引头牵拉到驳船上，同时释放单点侧的绞车，如图2所示，在3台绞车的拖拉和释放配合下，将软管拖拉到驳船上，最后拆除绞车钢丝绳与牵引头的连接，拆除牵引头，加装盲板，至此软管拆除完成。

3.3软管安装过程

利用生活楼左侧和船艏左侧位置组装4节软管，软管下方均匀的摆放小轮车，便于运输方便，连接完成后对软管进行水压和气密试验，待试验完成后，将两个牵引头分别装在软管的两端。单点侧绞车的钢丝绳需提前拉到船艏一侧，越过软管摆放甲板(MSS)后，将钢丝绳头栓接在靠前端的软管牵引头上，启动单点侧绞车进行牵拉软管，同时使用多个倒链和船艏绞缆机配合牵拉。待第一节软管上到MSS顶部后，将船艏绞缆机的缆绳栓接在软管另一端的牵引头上，牵拉的过程带劲跟放。待最后一节软管上到MSS后，将FPSO侧的绞车栓接在后面的牵引头上，拆除绞缆机的缆绳，利用FPSO绞车带劲跟放。软管牵拉到位后，安装底座、拆除牵引头、安装弯头，对软管进行流程试压，至此安装软管作业结束，软管安装过程如图3所示。

图3　软管安装过程示意图

3.4经验总结

(1) 需确定绞车的牵引力能否达到牵引软管时力的要求，包括软管重力，软管与甲板的摩擦力等。

(2) 此项工程涉及工作点多，且需各点配合默契，需设置施工总指挥和各作业点的现场指挥。

(3) 为了减小软管与甲板的摩擦力，可以制作固定式和移动式的滚轮，将软管放在滚轮上传送。

(4) 对于每项施工步骤进行风险分析，并采取预防措施，保证将安全风险控制在最小值。

(5) 建立顺畅的沟通机制和有效的组织机构，组建由作业公司、油田方和施工方联合项目组进行统一管理，是施工顺利进行的保证。

(6) 对施工方案进行多次、多方联合审查，切实做好出海前安全交底会、海上安全风险分析会、作业前班前交底会是施工安全进行的保障。

4结语

在QHD32-6作业公司强有力的领导和FPSO海上人员的大力配合下，此次在秦皇岛32-6油田更换2根直径为777 mm的跨接软管的尺寸和重量创造了渤海更换跨接软管之最。所采用的绞车牵引法是一次大胆的尝试，此种方法最大的优点是节约成本，在计划停产的5天时间内只用了4天时间便完成了2根软管的拆除、组装、试压和安装作业，保证了油田顺利复产。可为海上类似施工提供宝贵的经验。

参考文献

[1]晏莱,闫斌,孙丕松,等. 浮式单点系泊系统中大跨度高空跨接软管安装方法的研究与施工[J].石油工程建设, 2011,37(4):20-23.

[2]赵军凯,王云庆,章晓冬,等.水下软钢臂系泊FPSO-SPM注水跨接软管更换实践[J]. 中国海洋平台, 2008,23(6): 50-53.

收稿日期：2015-07-02

作者简介：崔矿庆(1981-)，男，工程师。

文章编号：1001-4500(2016)03-0024-04

中图分类号:P75

文献标识码：A

Engineering Practice of the Replacement of the Jumper Hose between FPSO and SPM in Single Point Mooring System

CUI Kuang-qing1, YANG Jia-chen2, HUANG Jian-xia1, LIN Xiao2, QU Jie1

(1.Equipment and Technical Limited Company, Energy Technical CNOOC, Tianjin 300452, China;2. CNOOC Tianjin Branch, Tianjin 300461, China)

Abstract：Based on experiences of replacing the jumper hose between FPSO and SPM in QHD 32-6 oilfield, the floating crane aided method, the barge aided method and the winch hauling method are analyzed and the winch hauling method was chosen in this project according to the characteristics of single point mooring system and the service condition of each method. This success project can provide valuable experience for similar offshore construction in view of the rare experience of such cases in our country.

Keywords：FPSO； SPM； jumper hose； single point mooring system