半潜式生产平台船体分段划分原则.pdf
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1、.124-2023年第2 6 卷维修改造石油和化工设备半潜式生产平台船体分段划分原则刘广辉宋鲁峰杨风艳田旺生万秀林(海洋石油工程星(青岛)有有限公司,山东青岛2 6 6 5 2 0)摘要】陵水17-2 半潜式生产平台为全球首座万吨储油半潜式生产平台,在海油工程青岛公司建造,由于其结构强度和疲劳寿命要求都很高,船型也与以往的半潜平台有很大的区别,因此对此船体的分段划分提出了更高的要求。本文结合船厂传统船型的分段划分原则,通过逐一分析陵水17-2 半潜式生产平台船体分段划分过程中的影响因素,提取通用性原则,最终梳理出半潜式生产平台船体的分段划分原则。【关键词】陵水17-2 气田;半潜式生产平台;分
2、段划分影响因素;分段划分原则1分段划分意义分段划分是浮式结构物下部船体建造施工设计技术的重要环节,是开展施工图设计的基础。分段划分是否合理,关系到能否有效地利用场地资源、设备,合理的分段划分能够有效的改善施工条件,提高工效,提升建造质量、降低建造成本,缩短建造周期。2陵水项目简介陵水17-2 气田位于琼东南盆地北部海域,水深为12 2 0 m-1560m,其开发方案采用浮式平台方案,该方案工程设施由一套水下生产系统、一座半潜式生产储油平台和海底管线构成。陵水17-2 平台为全球首座万吨储油半潜式生产平台,被命名为“深海一号”能源站,其船体由4根立柱、4段浮箱和4个连接节点组成,见图1。该船体主
3、要参数见表1。22m59m立柱37m21m浮箱节点9m21m495m21m91.5m图1陵水17-2 半潜式生产储油平台表1陵水17-2 半潜式平台船体主要参数参数数值主尺度91.5mX91.5mnX59m节点21mX21mX9m浮箱49.5521mX9m立柱21m X 21m X50m重量33498t陵水项目船体的结构等级共分为三类,如下图2 所示:HATCHLEGENDSPECIALPRIMARYSECONDARY图2 船体结构等级分类船体结构等级分类及特点定义:1)Sp e c i a l(SP)特殊结构位于关键传力点或应力集中区域的结构,如上部组块与船体连接部位、下浮体与立柱连接部位、
4、立管与船体连接结构及其基础、导缆器及其基础、锚机基础。2)Pr im a r y(PR)主要结构对船体结构完整性起关键作用的构件,如主作者简介:刘广辉(198 6-),男,学士,高级工程师,研究方向是海洋工程钢结构设计。125-刘广辉等半潜式生产平船体分段划分原则第8 期传力路径上的水平层和舱壁、下浮体和立柱外板未被划为特殊结构的部分。3)Se c o n d a r y(SE)次要结构重要程度较低或失效后并不影响船体结构完整性的构件,如未划为特殊或关键结构的内部甲板、水平层或舱壁,竖井、通道等的围壁结构。图3舟船体整体结构等级分类图由图3可看出,陵水17-2 船体的特殊结构占比很高,约占整个
5、船体结构重量的14%,项目业主和详细设计对特殊结构的要求也较为严格:不允许开孔和临时焊接,尽量避免拼缝焊接,若遇到特殊情况需要临时焊接(包括各种临时构件、吊点等),需要报业主和第三方进行批准。3分段划分影响因素陵水17-2 半潜式生产平台建造前,经过了多轮分段划分方案的修改和完善,最终确定了符合青岛场地资源、设备能力和生产进度等各方面要求的分段划分方案。如图4:C3446C3326C47C31C32C24CT2-L1C44C23P21CT2-L2C43C16C1702C42C22C41CT1-L1C14CT1-L2C13P41C12C11特珠区域图4陵水17-2 船体分段划分图在这个过程中,根
6、据不同阶段考虑的不同因素,总结出分段划分的各方面影响因素。首先,由于总装阶段的施工涉及到高空作业、组对精度、补漆等各种难点,施工效率远不如预制阶段,为了保证施工效率和项目进度,分段划分的总体原则是在条件允许的情况下,尽量将总段、分段的重量、尺寸做大,以减少总装阶段的施工工作量和施工难度。其他方面的主要的影响因素包括以下方面:3.1吊装运输设备能力前期总段和分段的划分主要参考的数据是建造场地的吊装、运输能力。陵水17-2 半潜式生产平台船体分段在投标阶段分别考虑过青岛场地现有的8 0 0 吨龙门吊、4台7 5 0 吨履带吊,也考虑过租借2 台16 0 0 吨履带吊、5 0 0 0 吨ALE轨道吊
7、、浮吊等多种吊装资源,从而出现了多个不同版本的分段划分方案。最终根据项目组的决策,陵水项目租借两台16 0 0 吨履带吊,以满足整个项目的建造计划,因此最终的分段划分方案中,所有需要吊装的总段的重量都在2 台16 0 0 吨的吊装能力范围内。同样,所有的总段还要满足运输设备的能力,青岛场地拥有32 4轴线的SPMT模块运输车,整体运输能力能够达到90 0 0 吨,总段运输重量控制在90 0 0 吨以内即可。但考虑到运输难度和尺寸控制方面的影响,前期总段划分决定采用超大C型总段的形式来划分底层节点、浮筒分段,如下图5:步猴1:布置滑道、滑靴以及支撑步骤2 按照顺序安装CT2总段码头头P21浮箱P
8、41浮箱码头码头CT1总段码头图5 C型总段合拢顺序图126-2023年第2 6 卷维修改造石油和化工设备此种划分方式下,C型总段的重量达到了5 5 0 0吨,但后期因为工期和预制场地占用时间过长等原因,最终合拢阶段没有采用C型总段直接总装的方式,而是采用了大小L型总段的方式进行总装,但大L型总段的重量也达到了30 0 0 吨,如下图6 所示。图6 L型总段合拢顺序图通过整个分段划分阶段的总段重量变化可以看出,吊装和运输能力决定的是总段和分段重量的上限。3.2建造场地车间尺寸除了吊装运输能力,分段划分时还需要考虑所有车间的能力限制。根据青岛公司车间大门的尺寸,所有分段进出车间时,考虑运输设备的
9、高度,整体尺寸要小于最小车间大门的尺寸。表2 青岛场地车间大门尺寸车间大门宽高结构预制车间大门35m10.5m浮体分段预制车间门北门22m9.8m浮体分段预制车间门西门24m11.8m1号喷涂车间大门38m13m2号喷涂车间大门24m12m根据分段预制、喷涂等各个阶段所需进入的车间,决定了该分段的尺寸限制。陵水17-2 半潜式生产平台船体分段的宽度都在2 1米以内,因此所有的分段在分段划分时主要考虑高度方面的限制,而在项目策略中,青岛场地的分段都是在2 号水泥平台,即车间外预制,所以只需要考虑涂装车间的限制即可,考虑SPMT小车和运输垫墩的高度,所有青岛场地建造分段的高度需要小于10.5 米。
10、青岛场地建造的分段包括P21A/B、P41A/B、C*3A/B、C*6、C*7,共2 0 个分段,其中只有C6的四个分段的高度超过10.5 米,所以C6分段在建造时,采用了大组立进喷涂车间进行喷涂,出车间后再进行合拢,然后整体吊装的方式进行总装。因此,将所有的分段进车间的尺寸都控制在车间大门允许范围内。因此,场地车间能力决定了总段和分段尺寸的上限。分段尺寸主要考虑预制车间的尺寸,总段尺寸需要考虑喷涂车间的尺寸。3.3船体自身结构特点陵水项目船体分段划分涉及到具体的分段拼缝位置的变化都是因为船体自身疲劳特点和结构特点的影响,包括特殊结构的和关键节点位置尽量避免分段缝,以及船体分段划分要避开自然拼
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