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采油平台在海上准确“倒车入库”

浮托安装是倒车入库利用海上潮汐的自然力与船舶的精确调载相结合,类似于举重运动员的采油“挺举”。以恩平20-4平台安装为例,平台可将平台运输速度提高1倍,海上海上安装所需气候窗口可从48小时缩短至24小时,准确大大提高了运行效率。倒车入库

科技日报记者 陈 曦。采油

海上油田的平台建设离不开钻井平台,但钻井平台的海上安装并不容易,其单层甲板面积相当于多个篮球场,准确重达数万吨。倒车入库安装这个庞然大物就像在汹涌的采油海面上“倒车入库”。

近日,平台天津港保税区企业海洋石油工程有限公司(以下简称海洋石油工程)利用中国自主创新设计的海上动力定位浮动支撑技术,成功完成了恩平20-4钻井平台的准确建设,创造了国内海上油气平台动力定位浮动支撑安装重量的新纪录,也填补了中国技术的空白,这对保障国家安全,建设海洋强国具有重要意义。

动力定位浮托安装如在海上“倒车入库”。

动力定位浮动支架安装,如在海上“倒车入库”。

恩平20-4钻井采矿平台是中国海油恩平15-1油田产量最高的平台。由中国独立设计、建设和安装,可实现钻井、智能油采集、油气水综合处理、气体回收等功能。

该平台由上部组块和导管架组成,其中导管架高度104米,重量近1.2万吨。

为了将导管架固定在100米深的海底,海油工程团队将12根长度近145米、直径2.4米的钢桩放入120米深的海床下,确保超过2.7万吨的钢巨头能够在超强台风下稳定如泰山。

底座很稳定,但项目团队面临着更大的挑战。

“一般来说,上部组块将采用海上浮吊技术进行安装。但恩平20-4的单层甲板太大,面积相当于9个篮球场,重达15463吨。” 恩平油田集团开发项目总承包项目经理盛向明说:“这种重量超过了国内海上浮动起重机的能力极限,所以我们选择使用动力浮动支撑技术进行海上安装。”。

“浮托安装是利用海上潮汐的自然力与船舶的精确调载相结合,类似于举重运动员的‘挺举’。盛向明解释说,以恩平20-4平台安装为例,平台运输速度可以提高1倍,海上安装所需的气候窗口可以从48小时缩短到24小时,大大提高了运行效率。

有办法,但是“挺举”这样的庞然大物并不难。此外,中国以前从未独立实施过动力浮托技术项目,外国公司负责从方案设计、计算分析到施工。

“动力定位浮动支架的安装过程相当于驾驶一辆长度超过220米、宽度超过40米、装载1万辆汽车的超级卡车。在汹涌的海面上,两侧的间隙只有10厘米,块插头和导管的对接精度达到毫米。盛向明表示,这对设计精度、动力定位系统可靠性、操作人员技术水平等都面临着巨大的挑战。

自主创新技术确保安装万无一失。

为实现动力定位浮动支架的安装,项目团队突破了大型平台动力定位浮动支架精确设计分析、三维模拟、精确定位操作等关键核心技术。

首先,准确的数值分析是根据计算结果,对浮托工程装船、运输、浮托工艺进行计算分析。

“早期的数值分析是由外国公司完成的,费用很高,不会为我们提供原始数据。海油工程浮托技术专家秦立成表示,由于运行过程不稳定、机械特性非线性、多系统强耦合等特点,多体耦合时域分析技术是准确数值分析的难点。

为此,项目团队的计算工程师依靠项目进行技术研究,通过反复试算,结合试验,一点一点地审查关键数据。特别是在项目开始时,计算工程师经常通宵计算和比较数据,以确定核心参数。最后,项目团队开发了动态定位静态评估和时域分析软件,并成功应用于项目。

有了设计方案,为了确保安全,还需要三维模拟,让施工人员提前按照施工方案进行演练,提前发现问题和风险,避免项目中的这些问题。

最后,该团队开发了动态定位浮动模拟系统,解决了动态定位算法、水动力算法和多体耦合算法,为三维模拟提供了技术支持。

有了“线上”模拟演练,还需要“线下”实践测试。在这方面,项目团队组织了多次技术方案披露和运行风险分析,不断完善施工计划,进行浮动支撑过程模拟和池实验,提前预览锚系统布置、船舶进入、对齐、负荷转移等过程,并对锚电缆故障进行应急演练。

为确保“倒车入库”能够准确进入规定位置,还需要“准确定位操作”。施工前,项目团队进行了大量虚拟模型培训,并在施工海域对关键操作进行了现场预演,不断提高动力定位操作水平。

“船舶设置了两个独立的‘一用一备’定位系统,为浮动支架提供稳定准确的‘倒车防撞雷达’,专门设计了新的护舷系统和桩腿耦合缓冲装置,防止碰撞损坏,确保施工过程安全。秦立成说。

准确完成平台对接,无畏海上风浪。

虽然已经做好了万全的准备,但人类在大自然面前还是那么渺小。

恩平20-4平台浮托前夕,施工海域下起大雨,夜间风力达到6级,最大波高4米,现场施工作业一度被取消。

为确保准确的“入库”,主作业船距离槽口30米后,需将“自动变速器”调整为“手动变速器”。经验丰富的动力定位操作人员准确控制船舶“倒车”,每5米停船校准一次,达到10米以内,每1米停船校准一次。

完成“倒车入库”只是施工作业的第一步。作业船进入导管架槽口后,上部组件的8个插头应与导管架的8个对接装置对齐,高度误差不超过5个指甲厚度,中心水平偏差不超过3个玉米粒的总长度,难度堪比宇宙飞船与空间站的对接。“与几乎不受外力影响的空间站对接相比,海上浮托克服了海上风、浪、涌等一系列不利因素。海洋石油278船船长刘雪峰说:“动力定位浮托主作业船。

在施工过程中,项目团队实时监控风浪和船舶运动,抓住时间窗口,准确控制,仅7小时高效完成施工作业,最大高度误差仅5mm,精度控制达到国际先进水平,为后续项目生产节省宝贵时间。

海油工程安装分公司副总经理何晨表示,在本次运营中,中国首次利用自己的船舶和人员独立完成全过程的关键运营,成功掌握了大型平台动力定位浮动支撑方案的编制、设计计算、模拟、动力定位系统运行、海上安装监控等一套完整的核心技术,填补了中国动力定位浮动支撑独立设计安装技术的空白。

目前,亚洲最大的浮托驳船“海洋石油229”已建成海油工程、以5万吨动力定位半潜工程船“海洋石油278”为代表的一系列关键设备,克服了多体耦合控制算法、数值模拟软件开发、关键数据准确预测等技术问题,实现了浮桩腿耦合缓冲器等核心部件的定位,实现了高浮托、低浮托、动力定位浮托等全天候、全序列、全海域主流浮托施工关键技术的自主化,掌握了浮托技术类型、操作难度和技术复杂性,并进行了浮托前沿技术的研发,具有在全球恶劣海域进行浮托操作的能力。
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