摘要：单点系泊系统的海上连接是FPSO能否成功投入使用的关键，本文详细论述了海上连接期间每个阶段，除船舶定位以外的单点舱内的施工组织、以及关键要点、人力需求、工具准备等情况，并着重介绍了在针对单点舱内作业面狭窄和气象窗口的双重限制下，施工组织如何做到 “专业、精准、安全、高效”。
关键词：单点（STP）、浮筒回收（HOOK UP）、提升（PULL IN）、同步侧/回转侧
引言
最近一段时间，得知在南海服役的某FPSO有可能要更换单点的浮筒，由此联想到参加中海油西江FPSO的海上连接工程的一段经历。整个回收连接工作，包括浮筒回收连接、配合联调投产以及清理收尾三个阶段。
第一阶段：浮筒回收连接阶段
第一阶段的完成，意味着FPSO已经处于安全系泊状态，理论上后续的工作基本可以在不受气候影响下进行。基本工作顺序如下：
回收假浮体→信号缆连接→艏部压载→FPSO定位→浮筒牵引→锁紧操作→单点舱排水→安装锁紧安全销→回收浮筒吊装工具
过程详解：
1.假浮体重约8.37吨，实际上就是船底塞，用于拖航状态下隔离海水与单点舱。它预安装在浮筒位置，由4个临时支撑支持，拖航前在假浮体底部预先连接了两根回收缆，经船底、舭部，沿左舷外侧固定在艏楼甲板上。回收时利用主绞车，先提升操作，当拉力达到10吨时，拆除假浮体临时支撑；然后释放绞车，将假浮体释放到海底，同时将艏楼甲板上的两根回收缆抛给两条工作船，一条回收，一条辅助。
2.假浮体回收后，将主绞车的缆绳与浮筒的信号缆连接
3.提升浮筒时，要求艏部吃水达到9米，目的是为了将绞车的牵引力降低到安全范围内，此时的计算牵引力为270吨。压载时，应打开单点舱内的注入阀，此管直通海底，压载到位，单点舱内将进水。
4.FPSO的定位使用三条拖轮，一条位于艏部主拖，两条燕尾式排布作为尾拖。定位时，要求距离浮筒2海里开始顶风上线，1千米时航速控制在0.5节左右，100米时控制在0.1节左右，然后逐步稳船，将船控制在20-30米的范围内。
5.主绞车开始用低载荷高速提升松弛缆绳，由于缆绳松弛，需要人力排缆，直到缆绳受力，将绞车改为高载荷提升，整个过程拖轮尽量稳船在30米左右；缆绳受力以后，单点舱内需要有人观察缆绳是否与比较尖锐的东西接触，同时舱口盖处有人观察，并与绞车操控人员保持紧密联系，绞车操作人员密切应密切关注缆绳张力器或压力表，防止过载，避免浮筒牵引力过大撞击船底。注意观察，当提升缆上第2个标记小浮球到达上环处时，表明浮筒顶部即将进入船底。
6.开启主液压泵，执行锁紧操作，通过监控摄像头和操作盘确认锁紧完成
7.关闭注入阀，开启舱底泵，排除单点舱内的海水
8.人员进入单点舱锁紧装置位置，依次安装安全销、锁紧螺母，关闭液压隔离阀。锁紧螺母应借助预拉伸工具进行锁紧。此步骤确认完成后，关闭主绞车，关闭主液压泵。借助拖轮完成第一次回转试验，确认浮筒连接可靠。
为防止海水进入单点舱，浮筒和船体间共计有两处需要进行充气密封。这两处密封分别称之为Mating ring seal和Dynamic turret seal. 这两路压缩空气管路已经从气动控制盘接出，布置在清官球平台右后侧，此时用软管分别连接到浮筒相应的接口上。
9.吊装工具安装在浮筒的顶部，重量约3.5吨。由18套M48的螺栓固定，拆除时需使用专门的拉伸工具。吊装工具拆除后，固定在单点舱回转平台侧壁，拆除时需要使用主甲板上的气动葫芦。
从第2步到第8步完成，计划用时12小时，实际用时11小时，这一段时间关键是窗口的选择，必须有专业的气象分析师给出精准的预判，窗口期内浪高不得大于1.5米，风速不得高于5m/s。窗口期务必包括浮筒连接的12小时以及随后的24小时，以保证一旦回接失败，避免FPSO失控的风险。这一阶段的作业属于高风险作业，FPSO的定位操作非常关键，在正式提升浮筒前，各拖轮有必要在工作海域进行预演练，以提前获取相关的经验数据。
为了保证第一阶段核心任务的连续性，通常回收假浮体并不和后续工作连续进行。假浮体的回收需要6个小时。此次的海上连接也是提前一周就回收了假浮体，待窗口出现后才进行浮筒连接的。窗口出现前，各拖轮进行了充分的配合演练。
第二阶段：配合联调投产阶段
第二阶段的完成，意味着FPSO已经具备投产条件了，这部分的基本工作顺序如下：
提升工艺立管→提升海缆→转塔滑移和调整→转塔基座的连接和预紧→连接工艺立管→安装清管球平台→连接海缆、光缆→恢复其它工艺管线设备→投产准备
1.参见立管装配图，借助绞车和预先安装在立管端部的提升装置，提升立管，使立管法兰端面高出J管法兰，待安装支撑块后降低立管，拆除临时提升装置。然后依次安装锁紧环和密封环顶部的扭力臂连接环，并使用销轴调整使锁紧环、扭力臂连接环、以及J管法兰的螺栓孔对中。
这一步操作前，务必要注意，由于浮筒长期在水下浸泡，在海管和J立管之间布满了海生物，这些海生物必须清理干净，才能进行立管的提升。实操过程中正式由于忽略了这一步，导致提升失败，从而使工作日程向后拖延了40小时。
2.提升海缆要远比提升立管麻烦，首先利用绞车将提升缆与海缆头的吊环连接，提升缆受力后，拆除分体法兰，然后继续向上提升海缆，根据确认的海缆预留长度，安装临时吊卡，之后释放绞车，切除电缆头。按照厂家指导书安装护板（ARMOUR BLOCK），确认电缆和护板固定良好，提升护板，拆除临时吊卡。上述步骤相当于海缆的重量先从分体法兰转移到临时吊卡，然后再从临时吊卡转移到护板上。在这一步骤中，最重要的是确定海缆预留的长度。另外由于海缆结构复杂，对于海缆铠装的剥离一定要做好充分的准备，刀具和切割工具尤其重要。要剥离出动力电缆和光缆，总计要去掉内外两层护套，以及四层钢铠装，这四层铠装由117根直径5.6mm的钢筋和72根7.5x2.5mm的扁钢组成，而且浸于防水沥青中。实际操作共计耗时约20小时，剥离物超过300公斤。
3.转塔的滑移和调整，就是借助液压工具，将转塔从拖航位置滑移到工作位置，然后通过横 向调整、纵向调整、高度调整以及回转调整，最终使转塔底座和浮筒对中。转塔定位调整的过程大约需要3小时，在整个调整过程中，需要拖轮辅助稳船，成功的关键是各种专用工具务必准备到位，并熟练使用，这些工具包括：临时液压泵站1台、横向纵向调整用手动液压泵4套、滑移和回转液压缸各2套、滑移链条2条、回转销轴2个。
4.此步骤和第3步紧密相连，定位键插入后，主要工作包括安装浮筒连接螺栓并进行预拉伸，检查转塔悬挂凸缘的径向间隙，合格后对转塔进行锁紧固定，包括垂向锁紧、横向水平锁紧和水平纵向锁紧。检查工艺滑环和公用滑环扭力臂的位置，保证扭力臂的冲程应位于中间部位，全部合格后，借助拖轮完成第二次回转试验，确认连接可靠，滑环工作正常。
这一步骤，关键点在于螺栓的预拉伸，拉伸时应使用专用液压工具对角两两进行，拉伸分50%（420kN），80%(672KN)，100%(840kN)三个阶段，不能一次拉伸到位。整个时长约5小时左右。
5.这一步工作属于同步工艺管线的连接范畴。本步的目的在于将关断阀下方的S形管线与海底立管相连。由于立管连接法兰为IX型密封环，因此在关断阀上方工艺管线的弯头处设计了一个特殊支架如右图所示。连接时借助支架底部的液压千斤顶，将同步S工艺管提升大约30m，塞入密封环，然后再将工艺管降下来。然后参照第一步中立管提升插图，安装扭力臂和法兰连接螺栓，注意螺栓有扭力要求，需要使用扭力扳手。由于管线预制和安装误差，此步骤存在连接不上的风险，因此有必要提前准备好焊接和切割设备，根据现场情况对同步工艺管线进行必要的修改。
6.为了预留回接操作空间，单点舱内同步平台、回转平台很多结构件被拆除，拆除的构件包括平台支撑梁、格栅等，分布在舱内的各个区域，为了后续工作顺利进行，恢复平台、扩大工作面势在必行。这一步的工作量非常大，实际投入10人，连续20个小时才完成。
清管球平台由两部分组成，内部为同步平台，固定于转塔基座和浮筒上，外环与单点舱舱壁连接，外环平台随船体能绕同步平台回转。
由于同步平台相对于船体是回转的，因此出于安全考虑，恢复平台时应借助拖轮稳船。在这一步骤中使用最多的是手拉葫芦，使用时务必注意吊点和挂点的匹配，两点务必在同一侧。比如吊装同步侧的支架，挂点务必挂在同步侧上，否则由于相对的位移，很容易导致倒链崩断，出现事故。
7.与海缆相关的后续工作主要包括海缆的连接、绝缘检查、相序检查、耐压试验、通电试验以及光纤的熔接等。
关键点在于海缆的接线必须由具备高压电工资质的人员操作，同时耐压测试要考虑到测试可能对电缆造成伤害，实操状态是征得第三方同意的情况下，最大电压并未加到规范要求的数值。
8.这一步主要是完善舱内工艺管线，使生产平台、单点、FPSO上部模块联通为一体，具备了试压通球的条件。
第三阶段：投产后清理收尾阶段
为了缩短投产工期，一部分经过评估不影响投产的工作，均放在了这一阶段完成，主要包括回转平台和上平台的恢复工作、工艺管线的伴热和保温工作以及回接辅助工具的清理、入库。
总结
回顾整个连接过程，工作团队包括机械工程师、配管工程师、电气工程师、安全监督、焊工、钳工、电工、架子工在内共计12人，从回接浮筒开始到投产总计投入12个工作日。成功的秘诀就在于“专业、精准、高效、安全”一直贯彻始终。
“专业”体现在通过与与单点设计方的充分沟通，施工方案、应急预案准备充分、物料准备到位、专业工具管理有序。“精准”体现在与整个船队配合默契、每个以小时计的计划节点都能顺利实施，使整个海上连接工程流畅。“高效”主要体现在队伍的整体素质上，每一个操作都能一步到位，这主要得益于事先的多次模拟演练。整个过程，作业面狭窄，且多为高空作业，但没有出现一次安全事故。
在这12个工作日当中，大部分时间是连续作业的，这次的组织施工，如果说不足之处，那就是在第二阶段后期，由于连续地工作，人力出现了疲惫状况。因此更加合理的人力配置应该在18人左右，以便更加合理地轮换。
参考文献
[1]Xijiang 23-1 FPSO Hook-up Outline Procedure by APL
[2]Swivel System Hook-up Procedure by APL
[3]Hang-off Assembly Procedure for Composited Submarine Cable by NEXANS
论文作者:边平元
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/24
标签：浮筒论文; 单点论文; 绞车论文; 拖轮论文; 工作论文; 缆绳论文; 平台论文; 《防护工程》2017年第36期论文;