海上油田制作离不开钻采渠道,但钻采渠道的装置并非易事,其单层甲板面积相当于多个篮球场,重达上万吨。装置这个庞然大物就像在波涛汹涌的海面上进行“倒车入库”。

  日前,在广东珠江口盆地水深近百米的海域,天津港保税区企业海洋石油工程股份有限公司(以下简称海油工程)运用我国自主立异规划的动力定位浮托技能,成功完结恩平20-4钻采渠道的制作,发明了国内海上油气渠道动力定位浮托装置分量的新纪录,同时也填补了我国这项技能的空白,这对于保障国家安全、制作海洋强国具有重要意义。

  动力定位浮托装置如在海上“倒车入库”

  恩平20-4钻采渠道是中国海油恩平15-1油田群产值最高的渠道,由我国自主规划、制作及装置,可完结钻修井、智能采油、油气水综合处理以及伴生气收回运用等多项功能。

  渠道由上部组块和导管架两部分组成,其中导管架高度104米、分量近1.2万吨。

  为了让导管架固定在百米深的海底,海油工程项目团队将12根长度近145米、直径2.4米的钢桩打入120米深的海床之下,保证这个合体后总重超越2.7万吨的钢铁伟人可以在超强飓风下稳如泰山。

  底座安定了,但项目团队迎来了更大的应战。

  “通常来说,上部组块会采用海上浮吊的技能来进行装置。但恩平20-4的上部组块单层甲板实在太大了,面积相当于9个篮球场,重达15463吨。” 海油工程恩平油田群开发工程总包项目经理盛向明介绍说,“这个分量超越国内海上浮吊的能力极限,因此咱们选定采用动力浮托技能进行海上装置。”

  “浮托装置是运用海上潮汐的自然力和船只精确调载相结合的方式进行装置,类似于举重运动员‘挺举’。”盛向明解释,以恩平20-4渠道装置为例,该方式可将渠道运输速度提高1倍,海上装置作业所需的气候窗口可由48小时缩短为24小时,作业功率大大提高。

  办法有了,但是把如此庞然大物“挺举”上去难度不小。并且之前我国从未自主施行过动力浮托技能工程,从方案规划、核算剖析到施工等都由外国公司担任。

  “动力定位浮托装置进程相当于开着一辆长度超越220米、宽度40多米、装载10000辆小汽车的超级货车,在波涛汹涌的海面上进行‘倒车入库’,两边空隙仅为10厘米,组块插尖与导管对接精度要求到达毫米级。”盛向明说,这对规划核算精准性、动力定位体系可靠性、操作人员技能水平等均提出极大应战。

  自主立异技能保证装置满有把握

  为了完结动力定位浮托装置,项目团队对该技能进行了攻关,突破了大型渠道动力定位浮托精确规划剖析、三维仿真模仿、精准定位操作等多项要害中心技能。

  首要,精确数值剖析是对浮托项目从装船开始就进行装船、运输、浮托进程的核算剖析,根据核算结果进行装置规划。

  “前期数值剖析都是请国外公司来完结的,收费昂扬,并且不会给咱们供给原始数据。”海油工程浮托技能专家秦立成说,因为作业进程的非平稳、力学特征的非线性、多体体系强耦合等特点,多体耦合时域剖析技能是精准数值剖析中的难点。

  为此,项目团队的核算工程师依托工程项目进行技能攻关,通过反复试算,结合实验,一点点推敲出要害数据。特别是项目刚刚开始的时候,核算工程师为了确定中心参数,经常通宵核算和进行数据比对。终究项目团队开发了动力定位静力评估和时域剖析软件,并且在项目中成功运用。

  有了规划方案,为了保证满有把握,还需要三维仿真模仿让施工人员提前依照施工方案来演练,提前发现问题和危险,在项目上躲避这些问题。

  终究团队开发了动力定位浮托模仿体系,处理了动力定位算法、水动力算法、多体耦合算法,为三维仿真模仿供给了技能支持。

  有了“线上”模仿演练,还需“线下”实操查验。对此,项目团队组织了多次技能方案交底及作业危险剖析,继续细化施工方案,开展浮托进程仿真模仿和水池实验,提前对锚系布设、进船、对齐、载荷搬运等工序进行预演,并针对锚缆失效进行应急演练。

  为了保证“倒车入库”可以精确进入规定的方位,还需“精准定位操作”。施工之前,项目团队很多开展虚拟模型培训,并在施工海域对要害操作进行现场预演,继续提高动力定位操作水平。

  “船只设置‘一用一备’两套独立的定位体系,为浮托供给稳定、精确的‘倒车防撞雷达’,且专门规划新式护舷体系和桩腿耦合缓冲装置,以防磕碰造成损坏,保证施工进程满有把握。”秦立成说。

  无惧海优势波精准完结渠道对接

  尽管已经做了万全的准备,但在大自然面前人类还是显得如此藐小。

  恩平20-4渠道进行浮托前夕,施工海域下起大雨,晚优势力到达六级,最大浪高4米,现场施工作业一度面临取消。

  为了保证精准“入库”,主作业船距离槽口30米之后,需要由“自动挡”调整为“手动挡”。由经验丰富的动力定位操作师精准操控船只进行“倒车”,每5米就要停船一次进行校准,到达10米以内时,每1米就要停船校准一次。

  完结“倒车入库”还仅仅是施工作业的第一步,作业船进入导管架槽口后,上部组块的8个插尖要对齐导管架的8个对接装置,高度差错不超越5个指甲厚度,中心水平偏差不超越3个玉米粒总长,难度堪比宇宙飞船和空间站对接。“比较空间站在简直不受外力影响情况下进行对接,海上浮托还要克服海优势、浪、涌等一系列不利因素。”本次动力定位浮托主作业船海洋石油278船船长刘雪峰说。

  施工进程中,项目团队对风波及船只运动进行实时监测,抢抓时间窗口,精准操控,仅用7小时就高效完结施工作业,最大水平高度差错仅5毫米,精度操控到达国际先进水平,为后续项目投产节省宝贵时间。

  海油工程装置分公司副总经理贺辰表示,在本次作业中,我国首次运用自有船只、自有人员独立自主完结全流程要害作业,成功把握大型渠道动力定位浮托方案编制、规划核算、仿真模仿、动力定位体系操作、海上装置和监测等成套中心技能,填补了我国动力定位浮托自主规划装置技能空白。

  目前,海油工程建成了以亚洲最大浮托驳船“海洋石油229”、5万吨级动力定位半潜工程船“海洋石油278”等为代表的系列要害配备,霸占浮托装置多体耦合操控算法、数值模仿软件开发、要害数据精准预报等多项技能难题,完结了浮托桩腿耦合缓冲器等中心部件的国产化,完结了高位浮托、低位浮托、动力定位浮托等全天候、全序列、全海域主流浮托施工要害技能的自主化,把握的浮托技能种类、作业难度和技能复杂性等位居世界前列,并进行了浮托前沿技能的研究开发,具备了在全球恶劣海况海域进行浮托作业的能力。