大型FPSO可解脱式内转塔安装连接施工技术详解

胡性涛

摘 要：深海油田的开发通常由FPSO、多个井口平台、海底输油管线系统等多个系统组成，FPSO作为中心将这些设施组成一个整体，起着关键的作用。而系泊系统是FPSO的关键设施之一，系泊方式主要分为单点系泊、动力定位以及多点系泊。就世界范围来看，在FPSO和浮式储油船（FSO）上应用最多的系泊系统是单點系泊系统。大型可解脱内转塔式系泊则是其中科技含量最高也是最昂贵的一种，此类内转塔结构在建造时分为3大部分，建造完成后与船体进行总装。由于内转塔在FPSO中的关键位置及系泊功能的要求，对于旋转部分及相关组件，总装精度要求极高，安装连接控制存在很大难度。本文以第一个在国内进行大型可解脱式内转塔总装的PYRENEES FPSO项目为例，详解内转塔总装的安装连接技术，为以后类似项目和科研工作的开展提供参考和借鉴作用。

关键词：FPSO系泊；内转塔；连接；调平；精准度

中图分类号：TE977 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0126-02

1 前言

海洋，是人类可持续发展的重要基地。在深海石油开发中，浮式生产储油卸油船FPSO（Floating Production Storage and Offloading ）是一个重要的装备。这种船兼有生产、储油和卸油的功能，在海上与水下采油装置和穿梭油船组成一套完整的生产系统.由于FPSO能很好地解决开采深海油田的经济性和可行性，所以自FPSO问世以来，，已成为国际上海上石油开发的主要设备。系泊系统是FPSO的关键设施之一，主要分为单点系泊、动力定位以及多点系泊。就世界范围来看，在FPSO和浮式储油船（FSO）上应用最多的系泊系统是单点系泊系统。单点系泊又可细分为浮筒式（CALM等）、塔式（软刚臂等）和转塔式（内转塔和外转塔）。

大型可解脱内转塔式系泊则是其中科技含量最高也是最昂贵的一种，此类内转塔结构在建造时通常分为几大部分，分别建造完成后再与船体进行总装。由于内转塔在FPSO中的关键位置及系泊功能的要求，对于旋转部分及相关组件，总装精度要求极高，而总装场地多为码头港池，安装连接控制存在很大难度。

2 大型FPSO可解脱式内转塔安装连接概况

目前国内建造安装的FPSO内转塔大多为小型简易内转塔，由船体甲板上的维修平台和船体中心井中的转轴模块组成，尺寸重量小，形式较简单。

随着单点系泊技术的发展，更多的大型FPSO内转塔结构得到应用。大型FPSO内转塔结构在建造时分为转轴模块、旋转平台及滑环操作平台等几大部分，总重量超过千吨，建造完成后分别与船体进行总装，其极高的精度要求对安装连接施工工作方式方法提出了挑战。

PYRENEES FPSO项目内转塔结构型式，其贯穿整个船体月池，分为转轴模块（LTM）、旋转平台（UTM）和滑环操作平台（SAS）3个部分，总重量达1200吨，组装后总高度达60米，船体月池直径超过12米。这给安装连接内转塔结构，尤其是旋转部件带来了不少的困难，而合理的安装连接施工技术能很好的解决这些问题，使得大型内转塔结构的安装连接变得简单可行。

3 大型FPSO可解脱式内转塔安装连接施工技术

下面将以PYRENEES项目为例，分别详解转轴模块、旋转平台及滑环操作平台相互之间的安装连接、与船体总装连接的施工技术。

3.1 转轴模块的安装连接

PYRENEES项目转轴模块重量为520吨，需要安装到直径12米的船体月池中。施工难点在于其精度，安装中转轴模块与月池壁最小间隙为40毫米，转轴与月池轴承配合间隙为5毫米，允许位置误差为0.5毫米。

为了达到此安装精度，施工技术的原理是使用力矩和力计算位移，具体是利用在轴承支撑位置布置的顶丝配合浮吊调节转轴模块的位置，通过间隙尺和压力传感器观察重心偏移的位置及在相应位置的压力，当偏移和压力数值时达到预先的计算值时，即保证了设计的中心定位。

其主要施工步骤详解如下：

（1）船体在进行LTM安装前进行压载，使船倾斜一定角度（以保证前端压力传感器上能显示读数）。并对已安装在月池中的轴承段、安装导向的位置进行确认，保证LTM和底部轴承之间最大的间隙在船首0度位置。

（2）将若干个周向顶丝安装在轴承支撑结构上，保证所有的垂向顶丝和周向顶丝分别与轴承支撑结构的底部和外壁平齐。

（3）慢慢将LTM放入月池，直到轴承支撑环板的底面离月池尾部180度轴承支撑板中心上表面一定距离，以便灌注CHOCKFAST（一种机械用填充剂）。吊装过程中采用侧向导向拉绳来保证轴承支撑结构周向位置与船体纵向中心线对齐。

（4）用左右舷的周向顶丝来将轴承支撑结构定位在月池的中心位置。用浮吊将LTM向船尾方向移动，直到轴承支撑结构的外壁接触到月池尾部180度中心位置结构内壁。

（5）手动将轴承支撑结构上的垂向顶丝拧紧，直到所有垂向顶丝全部接触到月池支撑板。应用间隙尺来检查确认LTM在底部轴承的定位，并继续使用周向顶丝来调整。

（6）拧紧最后面的周向顶丝使LTM向船首方向偏移，偏移的距离应能在底部轴承位置产生需要的压力。

（7）测量检查距离船首中心线左右舷一定角度位置上LTM上所受的预应力，2千斤顶应同时作业，同时对LTM施加顶力，直到LTM与月池底部轴承面在船首方向0度位置的间隙值达到一定要求时，记录下千斤顶的读数。

（8）如果上一个步骤的预应力读数不符合要求，LTM的位置需要重新进行调整。

3.2 旋转平台及滑环操作平台的安装连接

旋转平台的底部与直径2米的转轴中心柱相对接，顶部需要安装支撑整个滑环组的直径2.2米，厚度200毫米的滑环底板（SSB）。施工难点在于其要求的水平度及同心度允许偏差仅为1毫米。施工的基本原理为先使用导向结构、木楔块配合浮吊进行安装调平；而滑环底板安装原理是考虑到旋转平台转动时滑环操作平台不发生转动，故在旋转平台及滑环操作平台安装连接完成后安装，利用固定在中心轴柱上的顶丝和布置在滑环底板周向和垂向百分表读数，配合旋转平台和中心轴柱的转动，逐步实现滑环底板的中心水平定位。

主要施工步骤如下：

（1）安装前在UTM外边缘安装若干个临时支撑，防止UTM的重量全部集中在中心节点部位，临时支撑焊接在UTM第一层甲板下，在船体上准备木块和木楔用于UTM的调平，在与LTM中心轴柱对接部位安装导向板。

（2）浮吊将UTM吊起就位，通过在临时支撑下方放置的木块、木楔和千斤顶来调整与LTM的垂直度使得符合要求。UTM周向位置也应与LTM对齐。

（3）在UTM调平工作完成后，对UTM和LTM中心节点、斜支撑进行组对焊接。并去除吊点和临时支撑结构。

（4）在SAS结构安装完毕后，便可进行SSB的安装。SSB的水平度和同心度需要通过旋转UTM和LTM来测量。

（5）根据图纸，提前标注SSB在UTM上的定位点。

（6）准备2套百分表，固定在SAS结构支撑上，一个百分表测量SSB的水平度，一个百分表测量SSB的同心度。

（7）为SSB调平工作准备支撑导向和顶丝，SSB应保证水平度和同心度。

（8）通过码头吊和滑轮旋转UTM， 百分表读数每转一定角度时记录一次。保证SSB的水平度和同心度不超出允许误差。

（9）如果SSB的水平度和同心度误差超出，应通过调整顶丝和重复旋转UTM/LTM来调整SSB位置，直到SSB的水平度和同心度满足误差要求。

（10）在SSB位置调整好后进行SSB的焊接（增设控制焊接变形结构），需要进行焊前预热和焊后热处理。

（11）完成SSB的焊接后，再次旋转UTM/LTM和测量百分表读数确认水平度和同心度在允许误差范围内。

4 结语

由于大型FPSO内转塔的重量大，起重船的使用必不可少，合理的施工技术的运用在上述关键步骤上最大限度的压缩了浮吊工作时间，节省了昂贵的船天，并在其他步骤上做到合理的优化，使得项目在较少的人力物力投入下成功按时的完成。在PYRENEES FPSO项目中，安装连接施工还经受了不良天气、人员经验不足、物资缺陷等一系列考验，在上述合理的施工技术的使用下最终使得内转塔在预定工期内成功安装，并使得FPSO提前顺利投产。