组块重量超越导管架设计极限重量应对

谭红莹

海洋石油工程股份有限公司 天津 300451

1 概述

海洋平台分为下部导管架和上部组块两部分，导管架设计主要有导管架结构和防腐专业，组块设计涉及工艺、总体、结构、电气、仪表等近十个专业。导管架设计和组块在详细设计阶段同时开始，而导管架设计需要上部组块的重量作为设计基础，但由于现在海洋平台开发周期的需求，导管架通常要在详细设计前期就要完成设计并开工建造，而此时组块设计刚开始不久，就需要给导管架提供重控。这时期的重控通常按照前期设计阶段的估算结合经验提供，但有时由于各种原因导致详设初期阶段的重控远大于前期阶段重控，这就会对导管架的设计产生较大影响，可能需要增大构件管径和壁厚，超出的再大甚至可能需要改变导管架设计方案，如增大桩径，这样就会对工期产生严重影响，因此此时需要充分核实重控，在保证重控的可靠的基础上最大程度地减少对项目的影响。本文以工程实例说明遇到此类问题的解决方案。

2 工程实例

2.1 平台概况

此工程新建中心处理平台CEPB是一座集生产及生活为一体的8腿导管架中心平台，平台组块采用浮托法安装，导管架工作点间距为22m×（12m+48m+12m），设有三层甲板。

上层甲板主要布置钻机设备模块和支持模块、燃气透平发电机组、TEG再生橇和120人生活楼，并为后期预留了6台湿气压缩机及其辅助设施的空间。

中层甲板主要布置井口区、生产处理设施、凝析油处理系统、化学药剂注入撬、燃料气系统、天然气压缩设施、公用设施及电气房间。

下层甲板布置清管球收发球装置、闭排系统、火炬分液罐、段塞流捕集器、化学药剂注入撬、凝析油处理单元、TEG脱水系统以及淡水、海水、冷却水循环系统、消防泵等公用系统设备。

导管架结构8腿12个裙桩，桩径96in，入泥127m

2 设计重控情况

2.1 基本设计重控

组块操作重选取24800MT，组块极端重取整后22600MT用于导管架在位分析，导管架结构满足要求。

2.2 详设初期A3 版重控结果

详细设计启动后，各专业提供组块重控以供导管架设计，发现详设A3版重控超出了前期确定的导管架极限重量，具体见下表1。

表1 A3版重控汇总

表2 钻机模块基设与详设A版及A1版的操作重与极端重对比

导管架依据A3版重控进行设计核算，计算时重量取整，重心±0.5m，即操作重26700MT，（-4.38，-0.76，33.0），极端重25500MT，（-4.58，-0.74，33.0），部分杆件uc接近或超过1.0，不满足要求。

2.3 详设A5 版重控核实及结果

A3版重量超出导管架设计极限后，项目组对组块重量、重心持续优化，更新至A5版重控，并详细分析了重量超出前期阶段重量的原因，以确保最新重控的可靠性。

2.3.1 导致重量增加的方案变化

（1） 全压设计方案

基设0A版较准0版井口管线调整为全压设计；管汇变为2套22寸管汇，但其中超级双相不锈钢22寸10000psi的关断阀、4寸以上DBB阀、管线极难采办。 8”出油管线应力分析存在极大风险；考虑到采办的可行性，详设将管汇改为3套14”，出油管线也改为4”和6”，需要扩充甲板170m2。

全压设计因管线、阀门等压力等级升高、壁厚增加，管汇数量增加以及相应甲板扩充均导致重量增加，基本设计维持（0）版重控，没有更新相应重量。

（2）橇块线变化

撬块范围变化：因采办策略调整，基本设计（0）版与基本设计B版相比，调整了容器设备的橇块线，主要包括：分离器、换热器等压力容器。设备内的隔离阀、调节阀、BDV、PSV、流量计等工艺阀门和仪表设备均移至橇块线外，导致配管和仪表专业重量增加，基本设计（0）版重控机械专业已减去了管线、仪表、阀门等重量，但配管和仪表专业未增加相应的重量。

橇块线调整后，配管专业增重248吨，仪表专业增重81.57吨。

（3） 换热器方案

基本设计（0）版换热器估重偏轻，后基设提供更新版换热器重量，与基设（0）版增重409吨，详设估重与基设更新重量基本一致，较基设（0）版增重337吨。低温换热器方案按2台估重。

（4）钻机模块

A3版重量超出导管架设计极限后，钻机模块1项目组也对其重量进行优化减重，分别提供了A版和A1两版重控。

2.3.2 A5版重控与基设（0）版重控对比

通过核实梳理各专业重量，确认得出A5版重控操作重比基本设计（0）重1660吨。

2.3.3 详设A5版重控导管架核算结果

（1） 详设A5版重控折减

导管架依据A5版重控和设计规格书对设计重量进行折减，活荷载操作重量折减50%；除钻修井重量外，极端荷载按照（操作重-干重）*0.75计算；钻修井重量极端重量采用详设A1版，西南井位。导管架计算重量操作重26009吨，极端重24391吨。

（2） A5版重控核算结果

根据此重控对原导管架进行核算，较多杆件uc值超过0.95，A1腿uc超1.0。

调整UC值较大的杆件壁厚，共增加21吨钢材，调整后杆件应力在0.9左右，较为合理。

2.4 后续管控

通过优化重控，调整局部构件2壁厚，解决了重控超于导管架极限重量不满足要求的问题，但后续要持续进行重量控制。

（1）各专业以A5版重量作为不可超越重量与重心，后续设计持续向有利于重量、重心条件的方向优化。

（2）后期在采办设备时，业主和工程项目组需按照重控严格控制设备的重量。

（3）在招标过程中，及时将设备重量信息反馈给详设项目组，便于详设更新重控。

（4）对于已中标的厂家设备，要求厂家严格控制设备重量尺寸，不能超过投标时的重量尺寸。

3 结束语

此工程实例详设初期发现组块重量超过前期确定的导管架设计极限重量，导管架构件不满足，增大导管架桩径可以解决此问题，但钢材量要大幅增加，且设计工期会显著增加。导管架建造工期至少后移两到三个月，对工程影响很大。因此聚焦对重量的核实和优化，特别是钻机模块的重量和一些大型设备设施的重量优化，经各设计方优化，将重量大幅降低，导管架仅进行了局部构件的调整解决了此问题，避免了导管架重新设计对项目工期的影响。因此，对于导管架设计，一旦出现后期重控超重的情况，最佳方案是采取措施降低重量，避免导管架设计的大方案变化。