大型LNG项目模块化建设经验解析

柏锁柱（中国石油天然气勘探开发公司）

“模块化”施工方法从上个世纪50年代开始逐渐推广开来。在人力和技术资源不足、缺乏基础设施依托或自然条件恶劣的项目中采用“模块化”建设方法，能够最大程度地克服这些不利因素的影响，对于缩短工期、保障质量、降低成本，保证大型项目的顺利投产和其经济性具有重要意义。

俄罗斯国内缺乏模块化建造大型LNG工厂的经验和能力，模块制造场地及相应的专业技术人员也很匮乏，因此在LNG工厂建设项目中，充分利用国外模块场地成熟的设备、技术和经验，将绝大部分的工作量转移到海外，不仅可以转移相当大的风险，还能优化配置国内外厂家的资源，提高劳动生产率，保证LNG工厂的平行建设，进而实现按期投产。

以Technip为首的国际总包商在亚马尔LNG项目中运用了先进的管理方法，实现了LNG工厂的高度模块化建设。截止2017年11月6日该项目共设计了142个模块，总重量约42×104t，现已投入生产。

1 亚马尔LNG项目简介

亚马尔LNG项目位于俄罗斯西西伯利亚亚马尔-涅涅茨自治区的亚马尔半岛东北部，气源地南塔姆贝气田位于北纬71度，东经72度，在北极圈内，是全球纬度最高的LNG项目。现场的气候多变，一天可以交替出现阴晴雨雪的天气；项目所在地为天然冻土带，地表60%为沼泽和湖泊；最冷月1月份平均气温-23～-27℃，最热月7月份平均气温3～9℃；全年平均风速5.7～6.9 m/s，最大风速28～40 m/s；全年降雨约400 mm，平均积雪厚度50 cm；连接项目的萨别塔港口10月份开始结冰，来年5月份结冰厚度可达2.4 m。

亚马尔项目是上下游一体化的综合性项目，LNG工厂设计年产量达到1650×104t，建设时是全球在建最大的LNG项目，工艺复杂，投资巨大，管理难度极高。由于地处北极圈以内，与其他LNG项目相比，亚马尔项目有很多方面需要重新定义和设计，例如其所用钢材和设备需能忍受零下52℃的低温；为了避免破坏永冻土，公用工程管线需架空铺设，所有建筑物下面需要安装热稳定装置等。因此选择合适的总包商就成为项目必须要解决问题的重中之重。

2 亚马尔项目LNG工厂模块化策略

亚马尔项目LNG工厂总包商是在工程EPC总包方面有丰富经验的法国德希尼布、日本千代田和日晖组成的联合体。为了更好地对项目进行精细化管理，2014年总包商设立了南塔姆贝STL和Yamgaz 2个子公司，分别负责俄罗斯国内和国外的业务，国内业务主要包括LNG工厂现场施工、试车投产的组织和管理，国外业务主要包括长周期设备采购以及各家模块厂的监造管理。

总包商为亚马尔项目LNG工厂设计了3条LNG生产线，每条年产量550×104t。这种级别的产能需要采购更多大型成熟性设备，设计更加复杂的工艺，模块的划分也相应更复杂。模块化绝不是简单的数学分割，而是需要综合考虑工艺（每个工艺又包含很多功能模块）、模块尺寸和重量、完整性、项目工期安排等。根据以上原则，总包商将亚马尔项目LNG工厂共划分了142个模块，其中一期78个模块，二期和三期均为32个模块，总重量约42×104t，单个模块重量1000～7000 t不等，高度达到数十米。为了保证工期和质量，总包商在世界范围内选择了10个资质优良的模块制造场地（表1），其中中国有7家。这些模块场地无不是在满足近乎苛刻的技术和商务条件的情况下，经过激烈的竞争最后中标的。

表1 模块包按制造场地划分

在制定模块化策略时，需要综合考虑设计、制造、运输、项目管理等一系列的影响因素，其中每一个要素都会关系到整个项目的成败。

2.1 模块设计

模块化设计以最大程度地减少现场工作量为原则，主要应考虑以下因素。

1）模块大小和重量。当今模块运输船的尺寸和载重量等参数都是固定的，因此模块尺寸和重量要据此设计。

2）工艺需求和设备选型。相同的工艺，例如重组分分馏单元，要划归到一个模块包中；选择设备时，不仅要与所设计的模块在尺寸上匹配，一般也需要有成功应用的案例。例如，亚马尔项目所采用的是成熟的C3MR液化工艺。

3）自然环境。针对极地气候和永冻土的特殊性，在工艺设计上要考虑一系列有效的应对措施，例如电伴热、永冻土热稳定装置等。

4）工期保障。工期决定了项目成本，进而决定了项目经济性。亚马尔项目中首先要确保的是第一条LNG生产线的投产，包括第一条生产线投产所需要的其他附属设施，例如道路、公用工程、港口等，因此前期设计上要优先考虑。

2.2 模块制造

在模块制造环节，主要应考虑以下因素：

1）合理选商。当LNG工厂做完FEED（前端工程与设计）后，总包商会根据模块的特点和工艺要求，将建设内容划分成不同的模块包；然后向世界各地的模块厂发出资质预审资料，之后向通过的模块厂发送招标邀请，进入招标评标阶段；最后综合技术标和商务标的得分情况，推荐最优的模块厂给业主批准。

2）充足的人力技术资源。动则数千吨的模块制造需要大量的人力物力，因此分包商要提前谋划，必要时进行再分包。需对施工人员进行培训，考核合格后方能上岗，特种模块运输车辆SPMT、吊车等大型设备也需提前动迁。

3）HSE管理。模块制造涉及到大量的高处作业和交叉作业，现场的吊装、焊接、打磨、防腐、保温、试压等作业同时进行，安全风险高；同时现场的易燃材料较多，由热工作业带来的火灾风险较大；不同专业的人员多、流动性大，对他们的安全培训和现场管控是个难点。针对以上问题，亚马尔项目采取了班前会、现场巡视、SIMOPS管理、PTW管理以及安全人工时奖励制度等措施，有效杜绝了安全事故的发生。

2.3 模块运输

模块运输的基本原则是及时、准确、经济、安全，在设计时要考虑到打包、装载、船运和模块安置的限制，保证模块在远洋运输途中的安全[1]。需要考虑以下因素。

1）模块所在港条件。提前考察各模块场地的停靠港吃水深度，避免出现模块运输船不能停靠的情况。

2）根据模块设计大小，提前租好相应船舶，模块装卸用的特殊车辆SPMT等专用设备也要提前准备好。

3）解决好法律、海关方面的问题。在亚马尔项目中需要了解北冰洋船舶航行权问题，按照俄罗斯法律，在俄属北冰洋航行的船舶应悬挂俄罗斯国旗，这就需要协调不同的船级社解决；模块运输船的停靠需要提前报关申请，避免因为报关问题造成船舶无法入港而耽误船期。

4）合理安排模块运输期。亚马尔项目所在地一年有8个月的结冰期，除了ARC7破冰级模块运输船可全年通航外，其他的模块运输船要安排好运输窗口期，避免出现船舶航行安全和港口无法停靠问题；同时还需要规划好运输路线，提前对苏伊士运河的通航能力进行调研，必要时使用中间场地进行中转，以更好地调节模块运输期，达到节约运输成本的目的。

5）需要设计专门用于模块卸载的码头和道路。模块卸载是需要船尾停靠的，吃水深度大，为此亚马尔项目专门新建了两个用于模块卸载的泊位。

6）包装问题。SPP-现场预制管廊包装应使用木质、塑料或者金属包装，要保障连接处法兰面、接线盒、电线终端和管线终端的安全不损坏，以便保障运输安全。亚马尔项目中有些模块场地在同总包商签署分包合同时，没有明确打包框架材料材质要求，虽然不影响工程进度，但存在较大金额的费用增加。

2.4 项目管理

与其他现场建设的项目相比，模块化建设方法给项目管理带来的挑战更多更复杂，因此需要注意以下事项。

1）要有经验丰富的模块场地监造团队。

2）加快设计出图和采购。有关采购哪些具体的材料和设备，需要提前在设计中确定下来，提前确定每个节点日期。

3）通过各专业工作界面管理提高劳动生产率。据统计，一些大型的工程中，由于工作界面划分不清，导致人员超劳问题突出，影响正常生产。

4）质量管理。质量是项目建设的关键要素，对保障项目收益和人身、设备财产安全具有重要意义，在项目的执行过程中，应针对性制定相应标准和体系。

5）赶工和奖励措施。每一个项目在执行过程中都不可避免地会出现进度滞后的情况，亚马尔项目更是如此，为此总包商通过定期召开由股东、业主以及分包商共同参加的发起人会议，及时发现解决项目存在的问题，制定可行的赶工措施，对于工期特别紧张的模块给予高额奖励，极大地激发了分包商的工作积极性，对于保障项目进度发挥了至关重要的作用。

6）分包商过多。亚马尔项目中有些模块场地组织了多个层级的分包商，导致人员素质参差不齐，施工质量和施工进度无法保证。

7）项目现场的施工和试车组织。模块转移到项目现场后，需要组织大量技术工人安装连接并试车，涉及众多分包商，管理难度非常大。亚马尔项目总包商通过人员和设备工作单，完成工作接收单，材料采购单，工作单，服务单等形式，对现场工作进行了有效管理，保障了项目进度。

3 结论

亚马尔项目LNG工厂的建设最终采用模块化方式是综合考虑项目自身特点和其他影响因素的必然结果[2]。选择了具有丰富经验的国际EPC总包商是该项目能够顺利推进的重要前提条件。文中希望通过剖析亚马尔项目LNG工厂的模块化建设方法，为其他LNG项目提供建设经验和借鉴。

通过亚马尔项目建设实例[3]，现得出通用性模块化建设经验：促进我国相关工程公司更加全面了解和掌握与国际工程公司开展国际项目合作的规则；促进中国相关技术和关键设备研发和创新；培养了一批中方模块化工程技术管理人才；海外中型项目模块化成功建造，为进一步参与大型LNG项目积累工程经验。

[1]何晓超.LNG模块化建造尺寸的误差分析及控制[J].中国石油和化工标准与质量，2016（6）：35-40.

[2]樊祥滨，杜洪杰.LNG工厂模块化建造大型管线安装计划优化[J]，石化技术，2017（5）：18-24.

[3]亚马尔液化天然气项目投产[J].中国石油企业，2017（12）：9.