深水半潜式平台建造实施策略分析与控制

韩少宁

(海洋石油工程(青岛)有限公司，青岛 266500)

0 引 言

由于陆地油气资源有限，海洋油气资源开发逐渐由浅水向深水领域纵向挺进。在这一动态发展趋势下，半潜式钻井平台作为深海油气勘探开发的主流平台，已经得到非常广泛的应用[1-2]。半潜式平台通常是由下浮体、立柱、上模块组成，应用比较广泛的有双下浮体加四立柱形式，环形浮箱下浮体加四立柱形式，相比环形下浮体，由于内部空间增加，能够给平台提供更多的强度和浮力选型使用。以位于南海海域某半潜式平台建造为例，该平台主体为一座半潜式平台，由环形下浮体、四立柱、上模块构成，总重约为5.3万吨。本文对该平台的建造实施策略进行深入分析，并对安全、质量、技术关键节点提出了有效的控制措施。

国内外半潜式平台建造对比，深水半潜式平台主要建造方法有多种： 整体吊装法，如国内来福士船厂为挪威建造的D90半潜平台采用泰山吊合拢；水上整体提升法，如挪威建造的Aker H6e半潜式平台，即水上提升合拢；坞内整体提升法，如中远集团建造GM4000，即以提升塔架的方式完成合拢；节拍式连续搭载法，如外高桥为中国海油建造的“海洋石油981”半潜式平台；顶升滑移合拢法，如新加坡MMHE公司建造的TLP平台采用的陆地滑道液压滑移模式[3-5]。上述各种建造合拢方法各有优缺点，水上施工风险较大、成本高，坞内提升塔架造价高，不经济，节拍连续搭载不适用本项目，虽然成本低但周期过长，液压滑移顶升世界最高是顶升到41 m，陵水平台船体顶甲板高度为59 m，顶升高度大带来较大风载荷，施工风险性高且液压设备租赁费用也不低。综合考虑到各项建造资源，公司经研究决定陵水17-2项目建造合拢方案与来福士船厂合作，采用船体和组块同时开工建造，各自完工后海运到烟台场地，以泰山吊合拢的方法完成平台建造任务。

该平台不同于其他平台建造的特殊之处在于以下几点：

首先，该半潜式平台要求30年不回坞，为此该平台的关键结构，如圆转方、上下立柱插入段、浮筒角隅多位于特殊区域，即耐疲劳要求更高。对于该区域的结构件，如外板、肋骨、球扁钢等均不能二次焊接，对平台建造过程管理提出了更高要求。

然后，该平台建造工期尤为紧张，叠加项目建设高峰期的疫情突如其来，对平台建造国内外人员和资源投入都产生较大影响，在工期短而又必须按期高质量交付的压力下，对于安全管理提出了更高的要求。

最后，该平台的建造精度要求非常高，由于平台尺寸和重量较大，综合考虑来福士吊的吊装资源现状，对于平台立柱结构外张变形控制要求较为严格，进而要求平台上下结构精度只有±6 mm，对于建造精度控制提出了更高的要求。

对比国内外半潜平台建造方法，本文采用了船体组块同时建造，即泰山吊合拢的平台建造方法。面对高质量、高精度、保工期、保安全的项目管理要求，安全管理在传统点对点预防为主的安全管理思路下借鉴使用人员定位技术手段，减少安全损工影响。在生产设计思路上，杜绝了“三边工程”，以先进AM软件作为设计出图工具，避免以往结构现行，舾装后上的思路，要求必须多专业一体化出图，下图即能提升壳舾涂分段水平。在平台建造关键资源投入上，创新启用SPMT拖车和精度重载车完成滑道回形段合拢，立柱总段吊装上创新使用1 600 t履带吊和3 600 t浮吊大型吊机，大大提升了总段重量尺寸，减少高空作业提升总装速度。在高精度控制上，使用全站仪、激光扫描仪等先进测量设备，配合一流模拟搭载软件，再加强过程合拢测量和导向设置，保证平台总装高效率，同时也要合理规划浮吊，充分利用空档期给其他项目和其他公司提供服务，以降低本项目成本。通过上述一系列建造技术创新手段，提高了项目建造管理时效，降低了项目管理的成本。

1 平台建造实施的项目组织机构的建立

建造实施策略首先应明确项目管理目标为建造交付一座5万吨级深水半潜式平台。进而，从建造合同角度出发，明确将平台建造工作内容细分为下浮体建造、上模块建造、平台整体的合拢集成三大部分。平台建造项目组织是基于合同界面和工作范围分析的基础上，建立起组织架构并开展人员配置。半潜式平台建造是海油工程重点建设工程项目，平台建造顺利完工将大大提升海油工程青岛场地浮体类工程建造能力，增加青岛公司浮体工程建造业绩，也为浮体工程建造培养一大批项目管理和技术人才。

项目组织机构职责与角色定位，青岛公司以高标准成立建造项目组，项目采用项目经理负责制，项目组织结构如图1所示。建造项目总经理全面负责建造项目安全、质量、成本、进度四大目标控制，对项目组成员进行考核评价，向公司领导汇报项目工作。建造项目副总经理对项目日常执行管理工作负责，向项目总经理汇报项目工作。建造项目总工程师负责建造相关技术工作，向项目总经理汇报项目工作。建造项目专家顾问，由聘请的国内外有丰富深水半潜船舶设计及建造管理经验的专家担当，向项目总经理提供建造全过程项目管理建议。在核心项目管理层以下，根据青岛建造场地主要业务工作情况，设置三大项目管理部，选聘建造项目管理经验丰富的项目工程师担当建造项目经理，并由各分项项目经理在公司组织框架内成立各自项目管理部。项目管理部的管理成员构成主要从公司通用管理部门聘任，项目骨干人员多分属于项目管理、合同分包、费用控制、加工设计、质量管理、精度检测、安全管理、各作业部以及综合管理等各专业的综合人才。

图1 建造项目组织机构示意图Fig.1 Schematic diagram of organization of construction project

2 平台建造实施的安全分析与控制

半潜式平台安全管理应以预防为主，遵照公司安全管理方针，细化安全管理方案和落实事前控制。在建造项目实施中应经常性地开展安全教育与安全培训，全面提高施工人员安全意识，基层施工人员坚定落实中国海油“五想五不干”安全原则[6]。半潜式平台施工安全管理的特点如下： 日均进出平台人员多而复杂，平台涉及有限空间交叉作业多，平台建造结构和设备的高空吊装多，高空脚手架搭设拆除作业多，平台多层上下立面施工热工作业多，下浮体和上模块液压滑移装船属于非常规作业风险大，平台建造重大风险源分类与安全控制措施如表1所示。

表1 平台建造重大风险源分类与安全控制措施Tab.1 Classification and control of major risk sources in platform construction

3 平台建造实施的质量分析与控制管理

该平台质量要求非常高，30年不可拖航回坞维修。项目质量管理的目标是全过程质量控制和监控，提前预防质量问题，及时发现建造过程中质量瑕疵并纠偏改正，与业主方质量团队积极协作共同达成高质量平台建造。对于半潜式平台的整体精度控制，多专业质量控制，涂装质量控制是质量管理的重点。在质量管理中，可借鉴质量分级管理思路，将质量问题分门别类划分重要程度，并以因果图等方式展示便于质量问题跟踪和处理反馈[7]。

整体精度控制应结合平台总体建造方案，下浮体分解成为82个分段，在青岛和烟台两地分开预制，在青岛场地总装，上模块分为23个甲板片在青岛场地预制及总装。精度控制既要考虑平台分段多、结构复杂，无余量建造工期短，又要克服2个建造场地的精度管理、焊接工艺、工人施工操作习惯不同导致的差异，项目建造精度管理面临非常大的考验。为此，项目成立了专门的精度控制小组，建立包括两地建造施工队伍的精度控制责任矩阵，将零件焊接收缩值和补偿值在加工设计图纸巧妙地予以体现，在施工过程中严密监控各个施工工序精度变化并记录。同时，项目组聘请了韩国精度专家坐镇，对于建造关键节点的精度控制措施以及精度偏差给与有针对性的意见或放行指令。在平台船体总装搭载关键的精度控制环节，精控小组通过分段精准测量和软件分析，及时纠偏切除余量，并预警合拢口变形走势，圆满完成了船体总装任务。依托2万吨超大吊机上模块大合拢方案配合实施合拢精度控制[8]。

多专业质量控制，应建立关键节点释放流程，由专人组织确保上道工序得到完全的释放再开展下一道工序，建造过程及完工释放检查包括管线预制释放、分段释放检查、管线吊装前释放、舱室完工释放、平台下水前释放等。对于管线的查线与试压，做好各试压包状态统计梳理制订试压计划并执行。同时，对于平台设备防爆检查尤为重视，重点检查危险区域电气人员资质和监督施工。

涂装质量控制，对于平台的PSPC标准要求，严格落实钢材预处理，避免带锈施工，同时项目有严格的R2角打磨要求，应在零件下料或小组立阶段即采用先进打磨装备完成打磨，降低后续涂装防腐难度，保证平台涂装质量。应确保分段冲砂前，多专业施工完整性避免二次烧焊破坏油漆。有密性试验要求的化学品舱室焊缝也要做好保护，预制阶段不要涂漆处理，避免舱室阶段二次打磨。对平台涂装质量实施严格过程控制，避免平台交付后因涂装质量引起的二次施工是项目质量管理控制的重点工作。

4 平台建造实施的生产设计与关键技术方案的控制管理

生产设计是平台建造的先行阶段，生产设计的水平高低和专业完善度对场地建造的生产成本、人机投入、工效工期均会有一定影响。在生产设计阶段应确定平台建造工艺流程及重大专项施工方案，通过使用价值工程联系成本分析计算模型进行成本归集，考核多专业舾装模块化设计水平，前端优化设计是降本提效的一条便捷路径[9]。

4.1 良好的技术创新实践

船舶建造生产设计采用AM建模，项目要求多专业一体化出图，在平台建造中得到了较好的应用，分段壳舾涂程度较高，对船舶模块化建造起到了较大帮助。船舶分段吊装方案分级管控既满足了海洋工程对吊装的高水平安全要求，也对青岛场地吊装的顺畅实施起到推波助澜的作用。全过程精度控制方案对各个工序精度要求分解，通过精控小组严格执行测量管理，为船舶建造合拢精度控制做好了前期铺垫。1 600 t履带吊和3 600 t浮吊的大型资源利用，通过一份份严谨的吊装计算分析报告和吊装控制措施，为每一次大型吊装保驾护航。总装运输及支撑垫墩设计，船体和模块滑移装船工装设计，浮吊吊排高效倒运安装装置设计，新式建造锚点的设计，锚机底座调平工艺方案，船体底部总段合拢工艺方案，顶部立柱安装焊接顺序工艺、SCR滑轮安装工艺、大合拢POST点调节控制工艺等一系列建造技术创新和工艺改进为半潜式平台多快好省的建造做好了充分的技术保障。

4.2 有待提高的技术典型案例分享

拼缝R角拉直修改案例，在建造前期由于生产设计单位依据该公司以往平台生产设计经验，在AM建模中将原详细设计的自然拼缝R角进行了调直处理，但由于该事件中双方设计单位沟通信息不畅，导致部分已经下发图纸施工后，详设方要求生产设计修改回R角，禁止拉直处理。这也一度引发了两地施工方零件重新下料修改，已经建好的模型重新修改出图，对施工和设计进度都有一定影响，因此设计单位间的沟通与澄清非常重要，是平台设计建造管理的重点。

外板对接缝间隙大案例，由于船舶分段在青岛和烟台两地同时开展建造工作，在焊接工艺方面2个场地均使用各自常规工艺，项目建造初期，由于外板拼板按照海油工程传统的2～6 mm间隙出的焊接工艺方案，在生产设计建模中拼板缝每端留有-2 mm，这样就造成了外板拼板时在未开动时已经产生了4 mm理论间隙，而实际生产确实导致了部分拼板缝大过焊接变形量，增加焊接作业并热调直处理的结果。后期通过升版拼板焊接工艺0～6 mm间隙，并要求生产设计方修改AM模型，将所有外板拼板位置改为0间隙，这样就避免了后续类似事件发生。因此，焊接工艺和生产设计的相互结合对施工建造的影响也是较为突出的，是前期出图审核中的重要关注点。

交舱阶段补开孔洞多案例，在船舶舱室查舱交舱的阶段，出现了较多的已施工完舱室增加流水孔透气孔情况，既增加施工工作量，也影响开孔质量和交舱时间。详细设计图纸对于流水孔和透气孔仅体现在典型开孔图里，该典型图漏掉了许多位置的必要孔洞，部分角隅孔和过焊孔同样存在遗漏情况，而生产设计图纸并没有完全予以图纸体现。建议生产设计方与详细设计方加强沟通，将各类必要孔洞严格落实到每一份结构图纸中，并在钢板下料阶段就完成开孔，这样孔洞的成型质量好且无须后期二次加工。

5 结 语

本文描述了一种半潜式平台建造实施策略，首先分析确定建造板块的交付目标，结合项目建造合同工作范围，依此建立起由公司各通用部门选聘精干工程师进入船体、模块、大合拢三大项目组织机构并进行统一管理。依托海油工程青岛公司高端深水国际化的一流建造场地，本文就该平台建造实施的安全管理策略，重点突出了平台总装人员定位方法，解决了有限空间高风险安全管理难题，并就质量管理策略以及技术管理策略深入地讨论分析，对平台建造项分解并就关键节点建立起有效防控管理措施，为公司承揽高附加值海洋工程产品提供建造项目实施策略性指导。