海洋平台上部设施重控技术探讨.pdf
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1、 26 天 津 科 技第 50 卷 第 8 期第 50 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.50 No.8Aug.2023天 津 科 技 TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY收稿日期:2023-08-040 引 言随着国家能源需求的不断增加,海洋油气平台进入了高速开发时期。油气平台根据不同水深采用不同的开发方式,包括固定平台、半潜式平台和浮式平台。无论何种型式的平台,其设计尤其是结构设计都需要以上部重量为基础。因此,上部重量及重心的准确性是极其关键的1。1 重控准确性的重要意义海上平台整个上部设施的所有重量和重心统称为重控。平台重控虽然是结构的设计基础,但需要几乎所有专业
2、的协同设计,主要包括总体配管、机械、电气、仪表、结构、舾装、通信、安全、防腐等,所有专业均需要根据上部设施的总图布置提交自己专业的重控,其中包括本专业所有设施的重量和重心。所有专业的重控汇总后为整个上部设施的重控,此重控用于上部设施结构和下部设施导管架及其他型式平台的结构设计。重控的重量和重心对于结构设计来说有极大影响。重量越大,下部支撑结构的用钢量就越大;重量小,结构用重钢材量就会相对减少。重心对于结构设计同样重要,重量一样,重心的位置不同也会导致结构的设计或设计结果不同。如对于吊装重量已接近海上浮吊极限的组块,重心往往是至关重要的影响因素。因为重心的位置会影响到吊装浮吊的吊装跨距,进而直接
3、影响到浮吊的吊装能力。对于在位分析,整个上部设施的重心也会影响下部导管架和桩基的设计。因此,重控的准确性是非常重要的,直接影响到钢材的用量和一些方案的评估2。应用技术海洋平台上部设施重控技术探讨谭红莹,刘 健,唐占飞,王彦多(海洋石油工程股份有限公司 天津 300451)摘 要:海洋油气开发平台工程结构设计需要以平台上部设施重控为基础,重控直接影响海上平台的结构设计和工程施工资源,在设计过程中,重控是估算值,但需要尽量准确,以便得到可靠的设计成果,优化结构及工程施工资源。结合项目实践,阐述了海洋平台上部设施重控涉及的主要专业的评估方法,为海洋平台提交准确重控数据提供了借鉴。关键词:海洋油气平台
4、 重控 重量重心 重量不确定系数中图分类号:TE54 文献标志码:A 文章编号:1006-8945(2023)08-0026-04Discussion on Weight Control Technology of Marine Platform Topside Facilities TAN Hongying,LIU JIAN,TANG Zhanfei,WANG Yanduo(Offshore Oil Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300451,China)Abstract:The structural design of the offshore oil and
5、gas platform development project requires the weight control of the topside facilities,which directly affects the structural design and engineering construction resources of the offshore platform.In the design process,the weight control is the estimated value,but it needs to be as accurate as possib
6、le to obtain reliable design results and optimize the structure and construction resources.Combined with the project practice,this paper elaborates the evaluation method of the main specialties involved in the weight control of topside facilities on offshore platform,which provides a reference for s
7、ubmitting the accurate weight control of the offshore platform.Key words:offshore oil and gas platform;weight control;weight center;weight uncertainty factor 27 2023 年 8 月2 重控准确度探讨重控包括重量和重心,两者都需要准确。但在设计阶段,平台各种设施的重量和重心只能估算。各专业的设备重量通常根据以往经验进行估算,然后形成一个汇总的重控。由于是估算,所以重控的重量和重量不确定系数与提交重控的专业人员的经验和计算的精准度有较大关
8、系。不同的项目根据对重控的重视程度更新重控,提交的重控次数也并不相同。组块建造完工后,通常进行称重,以便核实重量重心做出安装前的准备。但就以往项目的经验来看,称重的重量往往与设计阶段最终出版的重控偏差较大,有的几千吨的大型组块称重重量会相差几百吨。通常情况下,设计的重控重量会大于称重重量,重量偏于保守,如果重心差距较大,由于吊点已经根据设计重控进行了焊接,所以还需要通过配重来调整重心,就会造成一些不必要的浪费。如何提出较为精准的重控是一个值得研究的课题,需要从重量控制程序上进行锁定,以减少个体的随意导致的重量差异。南海某大型组块平台分东西2 个组块进行吊装,2 个 5 000 吨级的组块最终称
9、重重量与设计重控相差不到 20 t,最终达到了大型组块重量控制精度在 4/1 000 以内的出色成果。此项目设计阶段吊装重量接近海上浮吊吊装极限,如果不能准确评估组块重量,则将会对海上吊装作业产生直接影响,因此,项目组对重控极为重视,在项目运行过程中一共出版了 10 次重控,并根据吊装可能出现的风险提前做出了应对方案,在过程中对其重控严格管控、专业细化重控,最终达到了重控的高精准度。图 1 为 2组块拖航及吊装图,现根据此项目经验就如何达到精准的专业重控进行总结与探讨3。图 1 拖航及吊装现场Fig.1 Lifting and towing site海洋油气平台提交重控的专业大约有 10 个,
10、其中结构、机械、电气、配管、舾装仪表几个专业重量较大,在整个上部设施重量中要占 90%以上,现结合此项目对这几个专业的重控如何达到较为精准4进行探讨。其余专业根据平台的规模,重量只有几吨到几十吨,对整个上部设施重量和重心影响不大,这里就不再分析。专业提交的重量包括基础重量和重量不确定系数(以下简称系数),两数相乘为设备设施总重;重量又按照不同工况分别提供,包括吊装重量、干重、操作重量、拖航重量等。重控里每个设施要标注重量重心,基本格式如表 1 所示,每个专业汇总后形成每个专业重量重心。整个上部设施的重控为各个专业的重控汇总。2.1 机械专业设备重量控制2.1.1 初期设备基础重量的准确估算分离
11、器、捕集器等压力容器:采用软件模拟,估算裸罐重,同时结合大量的其他完工项目的类似设备的资料估算成橇重。方罐类设备:根据设计表格计算出初始重表 1 重控Excel格式Tab.1 EXCEL format of weight controlDISCIPLINE:STRUCTUREREVISION:0NO.ITEMDESCRIPTIONBASE WEIGHT(MT)FACTORFACTORED WEIGHT(MT)C.O.G.LOCATION(M)LIFTINGIN-PLACEDRYOPERATINGLIFTINGDRYMAX.XYZXYZOPERATING1MAIN STRUCTURE FRAME
12、2 244.972 244.971.052 357.22 2 357.22 2 357.22-21.490.9731.12-21.49 0.97 31.122STIFFENNERS AND RING PLATE224.50224.501.20269.40 269.40 269.40-21.490.9731.12-21.49 0.97 31.12SUMMARY2 711.012 711.01Various3 124.31 2 892.312 892.31-21.36 0.84 32.40-21.94 1.30 32.01 量,并结合其他项目资料寻找类似容积、长宽高、壁厚的方罐,并对初始重量进行调
13、整,进而得出最终重量。其他成橇设备:询问不同的设备厂家,对厂家提供的设备估重进行分析,与已往项目设备的重量进行对比,进而估算出比较准确的重量。谭红莹等:海洋平台上部设施重控技术探讨 28 天 津 科 技第 50 卷 第 8 期2.1.2 发标、澄清、审图阶段对设备重量严格控制对设备的重量在合同中进行限定,保证浮动不超过 10%。对于部分大型压力容器,澄清时规定设备的总重量,在审图过程中严格控制。对于重量超出规定的设备,要求厂家整改,以减小重量;整橇底座可改为鞍座形式,以减小重量。对于复杂的设备,要求厂家提供重控报告,并根据不同阶段及时更新。2.1.3 项目后期对设备重量细化核定对于到货后的设备
14、,及时更新为铭牌上的重量。对于带底座的设备,底座重量严格按照设计图纸的重量进行统计。对于带排烟系统的设备(柴消、主机、应急机),分别统计排烟系统和设备本体,严格按照安装图中的重量明细进行统计。对于HVAC系统设备,风管、支架、底座同样严格按照设计图纸中重量明细进行统计。2.1.4 系数和重心确定根据项目进度不同阶段对系数实施更新:随着厂家送审资料的逐步完善,重量更加精准,在更新重量的同时逐步降低系数,重量不确定系数最终由最初的 1.1 逐步降到 1.02。尚未收到投标文件、议标未提供资料或投标文件经判断重量可能增加的选取1.10;仅有投标、澄清文件的选取 1.07;已有送审图纸但是经判断仍可能
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