深水半潜式生产平台外输漂浮软管安装工艺分析

王健君

(海洋石油工程(青岛)有限公司，青岛 266555)

0 引 言

海上浮式生产平台(floating production storage and offloading， FPSO)通常采用船形浮式装置，而以半潜式(柱稳性)或其他浮式装置作为FPSO的情况在业界较少见[1]，本文所述深水半潜生产平台便是其一。此深水半潜生产平台的外输设备包括漂浮软管、软管滚筒、系泊缆、系泊缆滚筒和相应的辅助设施，漂浮软管连接于半潜平台与穿梭油船之间进行凝析油的外输，在非外输作业时软管被盘绕至半潜式平台的软管滚筒上[2]。作为外输设备的重要组成部分的漂浮软管，其安装质量及服役稳定性对油田的平稳生产及外输至关重要。本文首先对漂浮软管常规安装方法做了介绍，又基于我国南海陵水17-2深水半潜平台的建造过程，对其漂浮软管安装过程进行了详细论述，并与常规安装方法进行了对比，可为类似半潜平台漂浮软管安装提供参考。

1 漂浮软管常规安装方法

目前国内外对于外输漂浮软管的安装较常用的方法主要有2种：

一是利用浮船坞安装。首先将外输漂浮软管单节摆放在船坞内,并完成螺栓连接、压力试验后,利用港拖配合,调整浮船坞载荷,使浮船坞下沉至外输漂浮软管完全呈漂浮状态,再利用港拖将外输漂浮软管直接拖航至FPSO艏部或艉部安装位置,利用吊车,将漂浮软管吊起,完成与软管滚筒法兰的安装后,转动滚筒将外输漂浮软管盘卷在其上[3]。

二是采用单节连接与安装同时进行的方法,即外输漂浮软管在码头靠近漂浮软管滚筒处,完成3节至4节的软管连接工作后开始吊装，完成与软管滚筒法兰连接后盘卷,随后重复上述工作直至完成所有软管的连接工作,最后进行压力试验。

方法一依托浮船坞资源，通常船厂拥有丰富的船坞资源，一般采用此法安装，但其不适用于无船坞资源的场地，无法大范围普及应用。方法二采用单节连接与安装同步进行，施工效率较低，如果在压力试验时发生泄漏需查验法兰连接时,只能将软管再次铺开,整改完成后重新安装,施工风险较高。

本文基于我国南海陵水17-2深水半潜平台外输漂浮软管的安装过程，阐述一种采用支撑工装的漂浮软管安装方法。

2 深水半潜平台漂浮软管安装工艺

漂浮软管安装工作主要包括支撑工装铺设、软管单节吊装摆放、单节对接法兰连接、整体压力(泄漏)试验以及拖拉安装。

漂浮软管的主体由内衬、帘线层(增强及拉伸帘线层)、缠绕钢筋、漂浮层、外层复合而成[4]。本文所述半潜平台使用的为Dunlop Oil & Marine生产的用于凝析油外输用软管[5]。

如图1所示，漂浮软管由油轮连接软管、尾部软管、浮力修正型软管、浮力增强型软管、主外输软管、末端增强型软管等6种类型、共18节漂浮软管串联组成。每节软管长12.2 m，软管总重33 t，单重约1.8～3.3 t，软管串联完成后总长约220 m。

漂浮软管连接顺序如图2所示，节与节之间通过软管两端自带的法兰进行连接。

图1 漂浮软管总体布置图Fig.1 Layout of floating offloading hose

图2 漂浮软管连接顺序Fig.2 Connection sequence of floating offloading hose

2.1 支撑工装铺设

外输漂浮软管支撑工装如图3所示，由支撑底座、V形滚轴及限位三部分组成。支撑底座由12 m槽钢制作而成，端部采用快速连接设置，以实现两组支撑底座间快速连接；V形滚轴通过轴承座安装在支撑底座上，用以承载外输漂浮软管，以实现外输漂浮软管的整体连接。本项目选用5 m宽、220 m长的连接场地，要求场地尽量平整，依次布置上述软管支撑工装。

图3 外输软管支撑工装示意图Fig.3 Schematic diagram of offloading hose support tooling

2.2 软管单节吊装摆放

软管单节吊装利用吊带兜吊，如图4所示，吊装分为吊带直接吊装或使用特定撑杆。图5所示的可导致软管过度弯曲的单吊中间位置以及两端兜吊都是不允许的。吊装过程应注意对软管表面进行良好保护。将漂浮软管按图2顺序逐节吊装至支撑工装上，注意区分漂浮软管型号。

图4 利用吊带兜吊示意图Fig.4 Schematic diagram of correct lifting

图5 严禁单股中间兜吊或两端兜吊Fig.5 Schematic diagram of incorrect lifting

2.3 软管单节对接法兰连接

本文所述软管对接法兰型号为平面法兰，磅级为ANSI B16.5#150，但软管与滚筒及快速接头连接处的法兰磅级为#300(FF and class： ANSI B16.5 #150 except at reel and HEV connections： #300)，连接时按表1中相应扭矩值对螺栓进行拧紧操作。

表1 螺栓尺寸与扭矩值对应表Tab.1 Corresponding bolt size and torque value

螺栓拧紧次序如图6所示，具体步骤如下：

(1) 按正交叉紧固次序拧紧螺母至推荐扭矩的30%(按数字正顺序)。

(2) 按反交叉紧固次序拧紧螺母至推荐扭矩的60%(按数字反顺序)。

(3) 按正交叉紧固次序拧紧螺母至推荐扭矩的100%(按数字正顺序)。

(4) 顺时针按推荐扭矩的100%依次拧紧螺母。

图6 典型螺栓拧紧次序表Fig.6 Tightening sequence of typical bolts

2.4 漂浮软管整体压力(泄漏)试验

连接完的外输漂浮软管在盘卷到外输滚筒之前要求进行压力(泄漏)试验，这样可以方便地对任何的不良连接进行修正。本半潜平台软管要求做水介质的泄漏性试验，试验压力可以使用额定压力或1.5倍的操作压力，由于1.5倍的操作压力即1.8 MPa，已超过软管额定压力，遂采用额定压力值进行压力(泄漏)试验，各压力值如表2所示。

表2 泄漏试验压力Tab.2 Pressure of leakage test

泄漏试验步骤如下：

(1) 连接完的外输漂浮软管两端采用盲法兰封堵，并在盲法兰上加装压力表、高点放空阀等试压工装，如图7所示。

(2) 用水填满软管直到空气排尽。

图7 外输漂浮软管试压工装示意图Fig.7 Schematic diagram of pressure test tooling for floating offloading hose

(3) 启动加压泵按图8中曲线加压，直至试验压力达到1.5 MPa。

图8 压力试验升降压阶梯图Fig.8 Pressure rise and fall in pressure test

(4) 压力稳定后，压力应保持稳压0.5 h，保压后对所有软管及连接处目视检验，不应有任何变形和泄漏的迹象。

(5) 当试压完成后，记录试验数据包括日期、时间、试验介质、试验压力和试验温度等，并在试压过程中使用压力记录仪记录压力曲线。

(6) 排空软管内试压水并吹扫干燥。

2.5 漂浮软管整体拖拉安装

在漂浮软管拖拉安装之前，外输系统应完成调试，确保外输滚筒安装固定并可以正常操作，以便能将外输软管卷起。

外输软管与滚筒对接时，属于立管法兰组对的形式，如采用吊带缠绕法兰脖颈的方式，吊带将封堵住所有法兰孔，无法实现法兰螺栓的穿装工装，如图9所示。因而采用图10中增加垫块式法兰吊装工具的方式，为螺栓穿装提供空间。

外输软管整体安装步骤如下：

(1) 在与外输滚筒连接的软管法兰脖颈处安装上述吊装辅助工装。

图10 法兰吊装工装Fig.10 Flange lifting tooling

(2) 使用吊机起吊将软管吊装至滚筒法兰处，注意提前在该处搭设脚手架并将滚筒法兰转至向下位置，如图11所示。

图11 软管吊装Fig.11 Lifting of floating offloading hose

(3) 利用长螺栓完成法兰对接，对称布置，如有必要适当开动滚筒，调整角度，以便对接，如图12所示。

图12 法兰对接Fig.12 Flange connection

(4) 吊机继续缓慢起吊，停住，拧紧长螺栓的螺母，实现软管与滚筒法兰的收紧。

(5) 完成所有螺栓的紧固及法兰管理工作。

(6) 开动滚筒，逐步将软管收于滚筒上，如图13所示。

图13 软管开始收于滚筒上Fig.13 Retraction of floating offloading hose

(7) 软管全部收起后，开动滚筒将软管末端稍稍下放，拆掉软管末端盲法兰，吊装快速接头至于软管正下方，紧固螺栓完成两者的连接，如图14所示。

图14 快速接头安装图Fig.14 Installation of joint

(8) 继续开动滚筒，将软管全部收于滚筒上。

2.6 漂浮软管安装检验

上述安装步骤需由业主方及质检人员全程见证并签署相关检验报告。对于软管对接法兰连接步骤，需在法兰管理报告中记录每个螺栓的分步及最终力矩值；而对于软管泄漏试验步骤，则需在试验报告中附上实际压力曲线及各压力表、放空阀的标定证书等文件。本文所述半潜平台漂浮软管各安装步骤均一次性检验合格并已成功实现了外输作业，如图15所示。截至目前未发生任何泄漏情况，充分说明此安装方法技术可行、质量可靠。

图15 漂浮软管外输作业Fig.15 Floating offloading hose in operation

3 结 语

利用支撑工装进行漂浮软管安装，既不受船坞资源限制，扩大了适用范围，又可保证整体试压后安装，避免了法兰泄漏带来的返工风险。支撑工装可以自由拼装组合以便适用不同类型漂浮软管长度，不使用时可以拆解存放，占地面积小，但存放过程中需注意维护保养，特别是V形滚轴，以免滚轴表面锈蚀、毛刺等在拖拉安装过程中对软管外表面造成不必要的损伤。此安装方法较前述常规安装方法施工效率提升明显且安装质量可靠，可为半潜平台或类似装置的外输漂浮软管安装提供参考。