一种吊装新方法在海上平台的应用

摘要：海上平台新增调整井项目是近几年来在渤海地区开始实施的大型海上综合改造项目，在该项目中，水下井口片的吊装是一个难度高、风险大的关键施工节点。文章针对水下井口片的结构形式、外形尺寸以及安装要求，创新性地发明了一种双滑轨梁配合双滑车的吊装方法。

关键词：海上平台；水下井口片；吊装；双滑轨梁配合双滑车

中图分类号：TU976 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）02-0039-03

1 概述

随着海上现有油井的开发和新油层的发现，海上平台原有井口的数量已经不满足生产的需要，因此需要在海上平台新增调整井来满足稳产和增产的要求。海上平台新增调整井项目的主要工作内容是在现有平台的基础上，通过结构改造在平台的水上、水下各个层面上增加井口槽，并在其内进行钻完井作业，然后通过增加新设施、设备以及对平台原有工艺、电仪等系统的改造，保障新增调整井及整个平台的生产运行。

在渤海地区水深30米左右区域的海上平台新增井口槽的水下部分一般为二层，分别为-15米和-5米，每层井口槽集成于一个井口片上（如图1），水下井口片通过管卡的形式连接固定于导管架水下的水平导管上。

图1 井口片外形图

2 水下井口片

2.1 水下井口片的结构特点

水下井口片一般是由不同壁厚和直径的船用钢管相互焊接组成的一种框架结构（如图1），该结构将不同数量（一般为4～8个）的井口槽固定形成一个整体，在框架结构的一边设有2个或3个管卡用于最终固定在导管架上。该结构是一个承载结构，用于固定钻井隔水套管，其重量一般为6～10吨。

2.2 水下井口片的吊装定位要求

水下井口片作为一个整体结构件在陆地制作完成并经过严格的尺寸检验，它的吊装要求必须完成从运输船舶上吊起到最后吊装就位整个过程，其定位精度要求每个井口片上井口槽的轴线偏离不大于12毫米。只有井口槽的轴线偏差在要求范围内才能保证新增井钻井和隔水套管安装的顺利实施。

3 常规吊装方法的分析

3.1 水下结构件的常规吊装方法

海上平台相连于平台本身的水下结构件的吊装一般有平台吊车吊装、使用卷扬机吊装、使用浮吊吊装三种常规方式。

3.2 平台吊车吊装水下井口片的分析

使用平台吊车吊装须保证吊装重量和吊装位置在其安全作业范围内，水下井口片均不符合其要求，故不予考虑。

3.3 使用浮吊吊装水下井口片的分析

浮吊吊装可较快速地将结构件吊装到位，但是其费用昂贵，抛锚定位和吊装过程中的安全风险较高，且受天气和海况影响较大，施工成本高昂。浮吊资源紧张，排产计划与水下井口片的施工计划不能符合，故本吊装不考虑使用浮吊吊装。

3.4 使用卷扬机吊装水下井口片的分析

利用卷扬机吊装需要进行以下4步工作，包括：（1）租赁或购买卷扬机；（2）设计临时吊装工装结构并校核其强度；（3）海上安装卷扬机、临时吊装工装结构、滑轮组和钢丝绳等；（4）卷扬机吊装调试及正式吊装。

该方法相对可行，但具有以下缺点：（1）该方法对施工区域的空间要求较大，而平台施工空间有限，故临时吊装工装结构设计比较困难；（2）吊装设备安装定位及调试工作量较大；（3）由于使用卷扬机吊装，吊点是固定的，故需要潜水员在水下安装导链等起重设备对水下井口片进行牵引，才能精确就位；（4）该方法占用海上施工资源较多，海上施工工期至少需要15天才能使水下井口片安装就位。

4 水下井口片吊装新方法的应用

4.1 水下井口片吊装新方法的提出

针对常规吊装方法的分析，经研究、分析后提出了一种新的吊装方法。通过利用平台新增结构或平台老结构设计安装两条工字钢滑轨，在工字钢滑轨上分别安装两台手动滑车，在滑车上挂接倒链，通过倒链与被吊装结构件相连，施工人员分别对滑车和倒链进行操作，利用滑车的水平滑动和倒链的垂直升降对水下结构件位置进行调整直至吊装到位。

4.2 吊装新方法的具体实施过程

首先根据井口片的重量进行设计计算，选择强度符合要求规范要求的滑轨，根据水下井口片的尺寸、安装位置及运输船舶系泊的位置确定两根滑轨距离、位置和长度（两根滑轨焊接在海上平台甲板主结构的下方），对滑轨以及安装滑轨的结构进行受力计算和强度校核。其次选择合适的手动滑车、吊点、倒链等起重设施并正确安装连接。施工前将水下井口片放在工作支持船尾端，工作支持船到指定施工区域就位，在井口片上提前挂接好合适吨位的倒链或索具，将井口片与滑车和倒链挂接好后开始吊装。先利用滑车和倒链将井口片从工作支持船尾部吊起，通过滑车滑动使其位于安装位置的水面上空，再根据潜水员的指令缓慢下放井口片，在其到达安装位置所在的高度水平线上时，通过操作滑车利用滑车的水平移动来对井口片的水平位置进行调整直至吊装就位（详细的吊装过程如图2、图3、图4所示）。

1.平台甲板主结构；2.斜拉筋；3.滑轨；4.滑车；5.倒链；6.井口片；7.工作支持船

图2 井口片吊装示意图（吊装前）

1.平台甲板主结构；2.斜拉筋；3.滑轨；4.滑车；5.倒链；6.井口片

图3 井口片吊装示意图（从工作支持船上吊起）

1.平台甲板主结构；2.斜拉筋；3.滑轨；4.滑车；5.倒链；6.井口片

图4 井口片吊装示意图（下放至安装位置）

图5 井口片吊装现场图

4.3 吊装新方法的特征和优点

通过对水下井口片进行双吊点吊装及滑轨梁的位置，保证了井口片在海上平台Y轴方向的安装精度及水平度；滑车的前后滑动保证了井口片在海上平台X轴方向的安装精度，取消了潜水员在水下使用导链校正精度的步骤；两个滑车下方导链的调解保证了井口片在平台Z轴方向的位置精确和水平度；所投入的设备机具简单，施工成本低廉；施工方法简单，安全风险低；不需多占用平台的空间，施工时不会对平台生产造成影响；相对卷扬机吊装，设备安装和施工所需时间短，工期可缩短至5天，吊装和安装工作可一步到位，极大地提高了工作效率。

5 结语

水下井口片的吊装新方法相对于常规的吊装方法具有以下优势：

（1）根据平台实际情况灵活进行吊装设备和方案的设计，通过利用简单的吊装设备或机具，可快速有效地确定吊装和安装方案，从而解决水下井口片等结构物吊装的难题。

（2）摆脱了传统的吊装方法，可有效地降低施工成本。

（3）该方法通用性强，可广泛推广运用到海洋平台的该类施工中去，有着广阔的应用前景。

该方法目前已经获得国家专利授权，并成功应用于渤海地区SZ36-1WHPE平台等11个海上平台的相关项目，并将在此后的施工中获得更多的应用。

参考文献

[1] 陈海，单彤文，陈华平.海洋石油工程机械与设备

设计[M].北京：石油工业出版社，2007.

[2] 何焯.设备起重吊装工程便携手册[M].北京：机

械工业出版社，2005.