独腿多群桩平台建造技术研究.pdf

-48-2023年第2 6 卷技术交流石油和化工设备独腿多群桩平台建造技术研究李国金，郝校澜，杨晔（海洋石油工程股份有限公司，天津3 0 0 452）摘要独腿多群桩一体化平台，其结构为独腿三群桩形式，上部组块与导管架一体化建造，整体出海安装。通过整合现场施工的资源，分析结构特点，对结构形式进行适当的切分整合，减少了空间工作量，提高了现场的功效，保证施工安全和质量。本文以某项目独腿平台的建造、吊装过程为研究对象，成功的完成了平台的建造。【关键词 独腿平台；一体化；整体建造随着石油勘探和采集技术的提升，新探明了很多规模小、储层薄、物性差的中小型油田或底层构造复杂及地处边远的油田，其被称之为边际油田，边际油田的开发首要考虑成本问题，故此往往做成无人平台的形式，无人平台相对传统有人值守平台的结构形式更为简单配套设备更少，因此无人平台的建造工艺相较传统油气平台也需进一步简化，做到提质增效。本文以渤海某项目独腿多群桩平台为例，通过对结构物的拆分，重量的控制，尺寸的控制等方面介绍了独腿多群桩平台建造技术研究。1重量和重心本项目平台为独腿三群桩的结构形式，在海洋石油工程股份有限公司塘沽场地场地进行预制，由于该平台为独腿结构，建造期间平台整体高度较高，且整体重量分部不均匀，因此通过对结构强度和重量的计算，确定了陆地分段预制建造，出海前陆地整体合拢出海的建造施工策略。具体的整体结构形式信息如表1所示，整体结构形式如图1所示。表1南堡项目整体结构形式信息名称概况甲板层数2层结构尺寸（米）171741.2整体吊重（吨）约9 9 8由表1和图1可看出结构物整体整体重量不是很重，但结构形式不规则，且重量分部不均匀，因此需要摒弃传统的由下至上的建造方案。图1南堡项目整体结构图作者简介：李国金，男，（19 8 2-），天津市人，工程师，毕业于天津大学船舶与海洋工程专业，现从事海油工程。-49李国金等独腿多群桩平建造技术研究第11期2平台建造流程简单分析独腿群桩平台整体近似为“哑铃”形状，考虑到1）上部组块距地面较高（约3 5米），2）整体搭设攀爬脚手架用量较大且人员上下平台路程较长，3）结构物整体重心较高，施工过程中的稳性不好控制。因此将平台在EL(+)6000的位置进行人为切割，拆分成上部组块区和下部基础区分别建造，再整体合拢出海的方案，具体组对过程如下，根据图2 所示，先完成组块区的中心柱预制，同时完成中心柱内部的结构，待中心柱预制完成后，将两层甲板分别安装，完成平台房间等其他附件的预制和安装。施工过程中需时刻监控中心立柱的尺寸，避免因立柱焊接，甲板组对等原因造成中心立柱的尺寸产生偏差。图2上部组块区建造图下部基础区与上部组块区同时开展建造工作，根据图3 所示，依照顺序从四周向中间的方案进行组对焊接。最后安装并焊接阳极、泥浆管线、卡桩器等附件。施工过程中也需时刻监控中心立柱的尺寸，避免因拉筋组对焊接等原因造成中心立柱的尺寸产生偏差。图3下部基础区建造图待上部组块区和下部基础区完成分别完成建造检验合格后，再一次复核中心立柱的尺寸是否满足现场整体合拢需要，检验合格后使用三台吊车完成上部组块区的吊装组块工作，待整体合拢后再完成剩余附件的安装3上部组块区吊装计算根据表2 所示上部组块区各专业重量和图4所示重心位置，结合结构物自身的特点，依照图4所示的位置进行吊点布置，共8 个吊点，具体钢丝绳卡环吊车的选择参见表3。使用SACS软件对整体结构进行计算，动态放大系数采用1.5，如图5、图6 所示，UC值为0.6 3，最大变形值为3.19 2 cm，通过以上计算结果得出结构强度满足吊装要求，因此图4所示吊装位置可行。表2上部组块区域重量信息类型净质量/t结构154.43机械16.60配管31.90安全3.17DEFL,SHAPELCLC4MAXGLOBALDEFL.AT0188WTHDX=-2.559.DY=0.538,DZ-3.13750-2023年第2 6 卷技术交流石油和化工设备电气16.86通讯2.24装3.00仪表5.77脚手架合计（含1.0 5不确定系数）254.67HOOK200Z88R456253.60089TYPHOOK1008HOOK3图4上部组块区域重心位置图5SACS软件计算结构变形图*MEMBERGROUPSUMMARY*VKVUPAPIRP2A21ST/AISC9THMAX.DISTEFFECTIVECMGRUPCRITICALLOADUNITYFROM*APPLIEDSTRESSES*ALLOWABLESTRESSES*CRITLENGTHS*ALUESIDMENBERCONDCHECKENDAXIALBEND-YBEND-ZAXIALEULERBEND-YBEND-ZCONDKLYKLZYZN/NON2N/N0N2N/MOM2N/MM2N/NM2N/N0K2N/NON2C210218-0247LC40.290.05.89-1.1746.36,15E+03.72E+03.19E+03.19E+03TN+BN2.82.80.850.85C270080-0097LC40.502.88.79-3.7781.40.15E+03.11E+04,19E+03.19E+03TN+-EN2.82.80.850.85C400020-0013LC40.003.50.790.170.21.21E+03.16E+06.22E+03.22E+03TN+BN3.53.50.850.85C410249-0250LC40.000.00.040.000.00,21E+03.12E+08.23E+03.23E+03TN+BN0.40.40.850.85C420020-0249LC40.003.7-0.34-0.160.12.21E+03.14E+06.23E+03.23E+03C.153.73.70.850.85C900249-0239LC40.084.23.6414.68-1.10.21E+03.77E+04.25E+03.25E+03TN+BN4.24.20.850.85C910236-0134LC40.134.92.77-26.67-15.17.21E+03.35E+04.26E+03.26E+03TN+BN4.94.90.850.85H300095-0096LC40.490.0-2.90555.3423.9813E+03.45E+03.16E+03.19E+03C.151.61.60.850.8551第11期李国金等独腿多群桩平建造技术研究H3A0013-0165LC40.630.0-1.01129.1015.57.21E+03.24E+05.23E+03.25E+03C.160.50.50.850.85H580099-0097LC40.511.912.0898.12-7.91.21E+03.13E+04.23E+03.27E+03TN+EN1.91.90.850.85H700116-0178LC40.550.012.29-105.7911.9021E+03.32E+05.23E+03.27E+03C.150.40.40.850.85图6 SACS软件计算UC值4吊机选择及吊装过程该上部组块区由于结构物重量较重、整体尺寸较大、吊装高度较高，拟采用7 50 T、3 50 T、400T三台车进行吊装作业，三台车在预制场地缓慢的将上部组块区整体吊起，吊离垫墩一定高度后，调整吊车站位，待吊车调整至最终位置后，将上部组块区向着最终就位方向运输，在最终就位场地前，调整吊车的角度，最终将上部组块区LHU35012000750t18:0004000400t+2#图7吊车初始站位图及行进方向运输到指定位置，精准就位。具体吊车调整和走位如图7，图8 所示。吊装作业过程中，吊车与上部组块的相对位置如图8 所示，通过三维模拟软件的核对，确认结构物与吊车在空间位置无碰撞。如表3 所示，在吊装过程中吊机的利用率，吊索具的安全载荷均满足公司体系文件要求。400T-2#750T图8吊车最终站位侧视图表3上部组块吊装过程吊机利用率吊车站位750T350T400T-2#主扒杆（米）56(28)42(21)42(28)回转半径（米）56m+28M42m+21m42m+28m超起重量（吨）/超起与旋转重心距离（米）/吊车额定起重量（吨）191111111结构重量（吨）113.3867.0574.24吊绳重量（吨）111吊钩重量（吨)1686.5收稿日期：2 0 2 3-0 4-13 修回日期：2 0 2 3-10-10(上接56 页）收稿日期：2 0 2 3-0 6-0 5修回日期：2 0 2 3-10-0 952-2023年第2 6 卷技术交流石油和化工设备动态放大系数1.051.051.05总体吊装重量（吨）136.9079.8585.83最大负荷利用率%71.6771.9477.32076mmx16m4根076mmx16m2根076mmx16m2根钢丝绳及卸扣(额定荷载6 6 0 KN)(额定荷载6 6 0 KN)（额定荷载6 6 0 KN)55T卸扣4个85T卸扣2 个85T卸扣2 个5方案优化1）最大化中心立柱内部的施工工作，整体喷涂，整体吊装。通过技术方案，降低施工难度，保证施工周期平稳有序。2）将组块和导管架部分分割开，各部独立预制，待各部预制工作完成后整体合拢组块与导管架。此方案减少了各车间空间工作量，降低了空间脚手架的需求量。减少了结构专业临时支撑的施工量约50%，减少了脚手架的搭设的工作量约40%。6结语本文以某项目为例，对该独腿平台的建造及吊装过程进行了分析，通过使用AUTO-CAD，TEKLA，S A C S 等软件对建造过程进行了充分的模拟和计算。.上海电气技术.2 0 2 1,14(0 3):5-9,43.9GB/T17502-2009,海底电缆管道路由勘察规范 S.10郭小龙，挤包绝缘直流电力电缆技术与应用丛书工程应用分册 M.北京：中国电力出版社，2 0 15.11GB/T51190-2016,海底电力电缆输电工程设计规范 S根据建造场地的布置情况，同期项目制约情况，施工中投入设备设施的情况，项目的计划周期等条件，通过对结构物进行适当的拆分组合使得复杂的结构变成简单的形式，对固有成熟的施工方案进行优化和迭代，本次成功的试验给后续同类平台的建造提供了一套可用的新思路，它改变了传统的由下至上逐层建造安装的方式，通过“两步走、分开建、整体合”的方案，降低了施工的风险，提高了现场的施工效率。参考文献1 Recommended Practice for Planning,Designing andConstructing Fixed Offshore Platforms-Working Stress DesignS.American Petroleum Institute.API RP 2A-WSD-2014;30-42