某FPSO单点系泊连接器的不停产更换方法

金信岑，徐进，程微，倪鹏，肖晓凌，李宗伟

(1. 深圳市杉叶实业有限公司，广东 深圳 518067；2.上海水下救捞工程技术研究中心，上海 200090)

恩平油田“海洋石油118”FPSO采用可解脱的内转塔单点系泊系统(STP)，其系泊系统设计寿命为30年，系泊上锚缆采用快接式的水面连接安装方式。2020年的水下检测中发现多根系泊锚缆快速接头连接器公头部件有部分钢珠脱出，难以保证其设计载荷，如不及时修复，遇上强台风时一旦系泊系统受损，可能最终导致整个油田停产，给公司造成不可估量的产量损失[1]。根据单点系泊系统供应商APL的建议，应将系泊连接器快速接头更换为永久固定接头，施工方法应参考单点初始安装方法，将FPSO停产解脱后利用工程船船吊将单点提拉出水面，在甲板上进行快速接头更换。如实施此方案，油田至少需停产3个月，会造成巨额工程费用和油田停产带来的巨大经济损失。为保证FPSO的安全及油田的不间断生产，考虑对FPSO在位不停产更换单点系泊系统锚缆连接器。

1 系泊连接器简介

其单点系泊系统由12条锚腿分3簇组成，连接于单点，每条锚腿由锚桩、锚链和上锚缆组成，通过系泊连接器连接至单点转塔，使FPSO保持在限定点内，一旦连接器受力脱开，FPSO就会脱离限定点位，损坏输油管道和高压电缆。

连接器快速接头上部分(母头部件)与单点转塔相连，下部分(公头部件)与上锚缆相连接。单点初始安装时，快速接头上部分预先与转塔连接，快速接头下部分与上锚缆连接，海上施工时由工程船船吊吊住单点，在工程船甲板上将连接器快速接头上下部分对接，实现快速安装。安装后连接器快速接头下部分上的钢珠在液压驱动下凸出，与连接器快速接头上部分的内滑槽贴合张紧固定，承受整体锚缆重量及锚腿张力，见图1a)。旧连接器长度2.46 m，水面重量约4 t。

新连接器具有与旧连接器相同的长度和接头，不同的是其采用整体结构。水上重量约2.5 t，见图1b)。

图1 海洋石油118单点系泊连接器对比

2 施工方案确定

2.1 FPSO限位要求的确定

在FPSO在位不停产单点系泊系统维修作业中，需限位船对FPSO进行限位，以满足空潜作业对FPSO单点浮筒设计中心点偏移和FPSO艏向的精度需求。参考南海某FPSO单点浮筒解脱与回接作业中FPSO限位要求[2]，结合本次施工工艺的特点，以及空潜安装、拆卸上锚缆连接头阶段剩余张力最小的原则，确定FPSO精准限位在单点浮筒设计中心位置±0.5 m位置以内，FPSO艏向控制在±0.5°以内。

2.2 潜水作业方式的确定

根据GB 26123—2010的要求，潜水现场应有供潜水员安全入水和出水的设备；当甲板面与水面的距离大于3 m时应用潜水吊笼。进行FPSO单点系泊连接器更换，可以在潜水作业支持船或者将FPSO作为潜水作业支持平台进行FPSO单点系泊连接器的更换。

以潜水作业支持船为潜水作业支持平台进行单点作业时，潜水作业支持船“69”式靠泊在FPSO一侧，潜水员从支持船船艉下水，其优点是潜水支持船干舷低，入出水方便，只需要采用1套潜水员入出水下系统，潜水梯作为应急入出水，也利于水面照料人员掌握潜水员水下动态和施工工索具和拆装工装的水下转递，在发生水下应急情况时救援方便；缺点是增加了施工船舶费用和支持船靠泊作业工作量，靠泊受FPSO船艏海况影响更大，作业效率较低。

以FPSO为潜水作业支持平台进行潜水作业时，FPSO需要有足够的甲板空间进行潜水员入出水系统、集成式潜水控制系统、潜水减压舱等的布置以建立潜水站，优点是可缩减船舶费用和靠泊作业工作量，提高作业效率，但需要增加1套备用潜水员入出水系统[3-4]，以满足待命潜水员应急救援的入出水对独立入出水系统的要求；同时会增加FPSO甲板危险区域焊接作业的风险。

本项目为在单点底部进行的定点作业，综合考虑作业效率、费用及安全性，确定采用以FPSO为潜水作业支持平台、双出入水系统1用1备下水的潜水作业方式，潜水员入出水系统在FPSO甲板采用绑扎的方式机械固定，其布置见图2。

图2 海洋石油118 船艏两套潜水员入出水系统布置

2.3 拆装工艺的选择

系泊连接器更换的重点是将旧的快速接头式连接器从转塔和上锚缆拆除回收，替换新的整体式连接器重新安装连接。为此，提出3种拆装工艺方案。

2.3.1 整体拆除与整体安装

整体拆除整体安装，指旧连接器连同上锚缆整体从单点处拆除，整体传递给主作业工程船，在主作业工程船甲板将旧连接器从上锚缆拆除，再安装新连接器到上锚缆，然后整体回传到单点底部，连接到单点转塔。

上锚缆悬垂状态下整体湿重约8.5 t，旧连接器重约4 t，因此空气潜水需要在上锚缆安装空气提升袋等辅助工具，将连接器顶端的销轴拆下，整体下放至单点底部。

此时主作业船靠近FPSO，将船艉的2台绞车钢丝绳，通过FPSO绞车及ROV牵引传递到单点底部并由潜水员将钢丝绳挂到滑轮上，见图3。此时主作业距离FPSO约45 m。

图3 水下钢丝绳牵引安装示意

潜水员利用索具将拆下的上锚缆和连接器连接到主作业绞车。主作业2台绞车协调交替收放，将上锚缆和连接器整体传递至主作业船艉。此时主作业工程船利用船吊将上锚缆和连接器整体吊装上甲板，见图4。

图4 主作业将上锚缆和连接器整体吊装上船

主作业工程船将上锚缆和连接器吊装上船以后，甲板工拆除旧连接器，更换新连接器。通过船吊传递入水，2台绞车收放，将其传递到单点底部。

潜水员利用吊索具，将上锚缆和连接器整体回装，连接到转塔。

2.3.2 单独拆除与整体安装

即空气潜水先拆除上锚缆， 主作业将其回收至甲板，潜水员再从转塔拆除旧连接器。主作业甲板将新连接器安装到上锚缆后，将上锚缆和连接器整体回传至单点由空气潜水完成连接。

空气潜水员在上锚缆安装吊索具辅助，将上锚缆与旧连接器的销轴拆下。

主作业船靠近FPSO约45 m，按照2.3.1同样的方式，将上锚缆回收至主作业工程船甲板。并将新的连接器安装到上锚缆。

潜水员继续拆除旧连接器与单点转塔连接的销轴。拆除后，将其回收至FPSO甲板。

主作业工程船利用船吊和2台绞车配合，将连接好的上锚缆和连接器传递到单点底部。此时，潜水员水下安装吊索具，将其回接至单点转塔。方法与整体安装方式相同。

2.3.3 单独拆除与单独安装

即在饱和潜水先将锚腿底部解脱，释放锚腿到自然悬垂状态后，由空气潜水拆除上锚缆并在单点底部临时悬挂，再拆除旧连接器，利用FPSO吊机将其回收。再通过FPSO吊机辅助，下放安装新连接器，并重新连接上锚缆。

潜水员利用吊索具和空气提升袋将上锚缆提拉减负，减小销轴与连接器之间摩擦力，利于水下液压销轴拆卸工具的拆卸，从而拆除上锚缆与旧连接器的销轴。上锚缆下放并临时悬挂在单点底部。再通过吊索具和空气提升袋提拉旧连接器，拆除与转塔连接的销轴，见图5。

此时，利用FPSO甲板上2台绞车及FPSO船艏吊机，将旧连接器提拉出水，回收至甲板(见图6)，再通过与回收相反的过程，将新连接器传递入水。

新连接器入水并传递至单点底部后，潜水员利用单点底部吊点索具，将新连接器提拉到位，安装销轴。

临时悬挂的上锚缆，通过吊索具，移到新的连接器底部，对孔，安装销轴。

饱和潜水海床面完成锚腿回接，整个安装工作完成。

2.4 拆装工艺方案的确定

3种拆装工艺方案总体对比见表1。

表1 3种安装工艺比较(单条锚腿)

整体拆装、单独拆除整体安装需要主作业工程船贴近FPSO作业，需反复传递、拆装2根大吨位绞车钢丝绳到单点底部。一方面，大吨位的绞车钢丝绳由于其重量重、饶性差，潜水员水下悬空操作困难较大；另一方面由于单点底部与侧面合适载荷吊耳极少，相对各锚腿，其传递路由角度、空间受限极大，且对于一直处于动力定位控制状态下的主作业工程船，在艏向限位控制状态下的FPSO，其因洋流等多方面因素影响而动态变化，主作业工程船与FPSO两船贴近作业且有钢丝绳相关联，一旦有异常将很难避让，因此风险极大；同时，主作业工程船贴近FPSO作业，潜水作业将面临涉及动力定位方式的作业风险控制[5]。

采用第三种安装工艺，能避免上述风险，但需要FPSO吊机配合协同作业，增加了FPSO作业面水面水下联合吊装风险。经各方评估，确定管理界面，且水面水下联合吊装在同一作业区域，沟通更为方便有效；吊装同处于FPSO一个基本稳定的设施，吊装中动态控制的风险更低。

尽管第三种施工工艺会增加空气潜水水下拆装次数，增大工作量，但潜水员拆除或安装的上锚缆整体重量减轻，水下更容易操作和调整，能减少受主作业施工船舶的影响，也能利用吊索具对连接器或上锚缆更好地提拉或调向，实际效率更高，工期更短，风险更好管控。

3 水下提升技术运用

采用连接器单独拆装方式进行作业，拆除重量分别为8.5、4.0 t,安装重量分别为2.5、8.5 t，且海洋石油118单点结构设计为水下不可拆卸，单点浮筒周围无可利用的吊点，上锚缆基座空间狭窄，潜水员水下作业困难，风险较高。为此，在上锚缆的拆卸、传递、临时悬挂和回接过程中均采用空气提升袋进行水下提升减负。尽管该工艺增加了空潜的部分作业量，但较以往类同项目的作业方式，降低了FPSO拖尾限位的控制精度，减少受外界施工船舶交叉作业如水下进行钢缆传递的风险[6]，解决了水下起重的无可用悬挂吊点的难题。

4 结论

1)相比原停产维修的建议，FPSO在位不停产更换单点系泊系统锚缆连接器技术方案是可行的，且更具经济效益。

2)单点在线维修必须确保FPSO精准限位，要求限位组具备丰富的限位作业经验，同时考虑突发恶劣气象影响，否则，失效后果严重。

3)以FPSO主甲板作为潜水作业支持平台，可提高工作效率，但需同时考虑潜水设备在FPSO危险区域的焊接固定问题，以及在恶劣天气FPSO横摇时，设备的稳定性。

4)采用前文所述方式，并结合水下空气提升袋的使用可以减轻拆装时的水下重量，降低作业风险，但施工中需遵循相关的规范、标准的要求，以规避水下空气提升袋使用带来的次生风险。