张力腿平台海上安装技术简述

2019-02-14王亮

科技与创新 2019年2期

王亮

张力腿平台海上安装技术简述

王亮

（海洋石油工程股份有限公司安装事业部，天津 300461）

在深水油气田开发中，浮式平台的海上安装作业是重要组成部分，直接关系到深水油气开发项目的成本、工期甚至项目的成败。张力腿平台所具有的良好的经济、安全和动力特性在深水油气田开发中均已得到了充分的发挥和证实，但相关安装技术一直被少数国外公司垄断。主要针对张力腿平台的海上安装工艺涉及的各个环节进行系统阐述和探究。

张力腿平台；海上安装技术；海洋石油；安装工艺

1 概述

目前我国海洋石油的开采平台多采用导管架式的固定平台，此类平台由于其技术可靠、经济性高，因此应用广泛。但随着我国海洋石油开采走向蓝水，南海油气田的逐步开发，导管架式固定平台终将无法满足生产需求，急需一种新的平台形式来满足400 m以上水深的海底石油开采需要，张力腿平台由于其自身技术特点，刚好满足这一水深的石油开采需求。目前张力腿平台在我国尚处于空白状态，但其有着广阔市场应用前景，张力腿平台的海上安装技术一直被国外的Heerema、McDermott等少数公司所掌握并垄断，本文主要论述张力腿平台的海上安装工艺。

张力腿平台（简称“TLP平台”）是一种依靠垂直系泊的顺应式海上平台，其主要的设计思想是通过该类平台自身的特定结构形式，使其产生的浮力远大于平台的自身重力，产生的浮力除了抵消结构自身的重力之外，剩余的浮力将与张力腿的预张力进行平衡，以使整个平台达到一个受力平衡的状态。张力腿平台同时具有顺应式平台和刚性平台的优点，具体如下：①剩余浮力产生的预张力能够使张力腿时刻保持受张拉绷紧的状态，从而使张力腿平台的横摇、纵摇和垂荡等外运动较小，近似于刚性；②张力腿平台的船体部分所受波浪力的水平方向远大于垂向分离，因此在张力腿的柔性作用下能够实现平台的纵荡、横荡和首摇的平面内运动。综上所述，张力腿平台具有良好的运动性能，同时具有较高的安全性，是一种具有良好性能的深水海底石油开采平台形式。

2 张力腿平台海上安装流程

张力腿平台通常会将平台的主体，即船体部分和上部模块部分分开建造，然后在港池或外海对两个部分进行合体。按照以往的施工经验，张力腿平台的海上安装过程通常分为四个步骤，即桩基安装、张力腿安装、平台湿拖和平台现场就位。

四个步骤的划分依照工程合理性而来，每个步骤的施工工期均较短，以便能够找到合适的施工天气窗口，同时，每个安装步骤均处于技术可控状态，并且在两个步骤间隔期间，已完成安装的结构均处于安全状态，能够不受台风等恶劣天气的影响，在海上施工期间最大程度地缩短结构物处于不稳定状态的时间，以此降低海上安装的整体作业风险。

3 桩基安装工艺

在张力腿平台桩基安装工作中，桩基的定位和垂直度控制是关键点。在桩基安装之前，应在张力腿海底基础的设计位置提前安装海底声线列阵系统作为桩基安装的定位系统，声线列阵由安置在框架内的发射应答机以及安置在海床表面的辅助发射应答机组成，完成该声线列阵定位系统的布置后还应进行校正。

桩基安装应按照如下步骤进行：桩基翻转→桩基起吊→桩基下放→桩基插桩→桩基打桩→安装阳极→安装导向装置。在桩基打入到设计入泥深度且在公差范围内后，应在每根桩基的顶部安装一个包含保护阳级的过渡导向锥，用以辅助后续张力腿的连接作业，同时也能够保护桩基不被腐蚀。

4 张力腿安装工艺

张力腿的安装主要包括以下3个步骤：①张力腿在施工现场的预连接；②张力腿临时浮筒的组装；③张力腿的底部和桩基顶部（已预安装）的连接。

张力腿的单根总长度取决于作业水深，通常在几百米至一千多米，因此不能够整根运输，需要在施工现场通过安装架进行一段一段的连接。

在完成张力腿的预连接后，应在每根张力腿的顶部安装临时浮筒，该浮筒的作用是在张力腿连接平台船体前为张力腿提供向上的张力，避免张力腿屈曲变形。完成临时浮筒安装后，将下放张力腿，此时应注意通过导向绳控制临时浮筒处于设计的指定方向，然后降低张力腿，使临时浮筒充水，待整根张力腿主体全部没入水中后，使张力腿的所有通气阀都处于关闭状态，并对临时浮筒进行充气作业。最后继续下放张力腿，通过桩基上的导向锥使张力腿完全插入桩基之中。在完成上述步骤之后，通过ROV将张力腿和桩基进行锁死作业，使张力腿和桩基形成一个整体。

5 张力腿平台的就位

张力腿平台的安装就位如图1所示，具体包括以下关键步骤：①在辅助拖轮的协助下使平台在安装位置就位；②将张力腿平台压载至张力腿与船体的对接水位；③进行张力腿与船体的连接工作；④将张力腿平台排载至设计吃水；⑤拆除张力腿的临时浮筒。

当平台抵达设计位置后，压载平台船体部分以便与张力腿连接，此时张力腿已经进入平台连接结构，平台垂荡仍然可以自由运动。当开始连接操作的时候，首先限制平台向上运动，平台只可以向下运动，然后继续压载平台，使平台和张力腿锁死形成整体，完全连接在一起运动，最后通过排载平台使张力腿达到设计预张力，即可移除张力腿上的临时浮筒，完成整个张力腿平台的安装就位工作。