陈捷俊， 杨天笑， 陈 池

(中海石油(中国)有限公司番禺作业公司，深圳 518067)

番禺油田水下基盘更换工程

陈捷俊， 杨天笑， 陈 池

(中海石油(中国)有限公司番禺作业公司，深圳 518067)

该文对番禺油田旧基盘更换中的多种技术方案进行了论证，最终采用原基盘不动，重新设计、建造一个新基盘，安装在原基盘附近的可行性方案。全文阐述了该项目主要解决的关键技术，对基盘更换工程的技术结论进行了系统的总结,为其他类似项目提供了参考。

基盘；柔性立管；海缆

0 概述

图1 柔性立管与海缆系统模型图

番禺油田自2003年投产以来，水下管线存在较为严重的腐蚀。经番禺作业公司进行水下检测，结果发现：水下基盘(PLET)管线壁厚最薄弱处仅有5 mm，随时有泄露的可能。为保证油田以后的正常生产，需要对水下基盘实施更换。进行水下基盘更换，除了需要考虑对基盘本身的改造外，还将影响与其相连的跨接管、柔性立管和固定在水下基盘上的PY4-2平台供电海缆。通过对多种基盘更换方案进行论证与分析，最终确定整体保留原基盘，重新设计、建造一个新基盘，安装在原基盘附近。

1 基盘更换主要解决的技术关键

1.1 PY4-2/5-1柔性立管和海缆的移位及干涉情况

由于基盘位置的调整，原有2条动态柔性立管需调整到新的基盘上。对于PY4-2平台供电海缆是否需要从原基盘调整到新基盘上，取决于移位后柔性立管与海缆是否会发生干涉。依据NKT提供的模型(如图1所示)，对立管系统的移位过程及干涉情况进行了分析和校核。通过对柔性立管和动态海缆的水动力学分析，最终得出：为避免与柔性立管发生干涉，海缆需要移位至新基盘。并且明确了柔性立管移位后的路由及海缆移位后的动静过渡点位置。

1.1.1 原有立管系统移位

原有立管系统移位校核过程充分考虑了FPSO以及中水浮筒的水动力响应，使用Dean Stream模拟波浪条件(采用最大波高和谱峰周期的组合)，立管动态分析使用国际上常用的有限元分析软件Orcaflex Ver9.5d。表1为立管移位分析过程考虑工况条件，表2为连接到新建PLET的立管及电缆的校核准则。

表1 生存工况环境条件

对上述列出的几种工况分析得到的动态分析结果以及新建PLET法兰位置如表3、表4。

表2 设计准则

表3 动态分析结果

表4 新建法兰位置

1.1.2 柔性立管与海缆的干涉情况分析

(1) 柔性立管移位到新基盘，海缆仍在老基盘上

由于海缆已运行9年，移位存在一定风险，考虑只移位两根柔性立管，而电缆不移位。海缆不移位的分析工况及分析结果见表5、表6。

表5 海缆不移位分析工况

分析结果表明，未移位的海缆会与PY5-1柔性立管发生明显的干涉，建议为避免干涉的发生，海缆需要移位。

(2) 柔性立管及海缆均移位到新基盘

柔性立管和电缆均移到新基盘上，模型依据NKT提供分析模型。由于立管已经运行多年，考虑立管在PLET卡子外10 m的弯曲刚度会有变化，需要改变电缆在重力基础卡子到PLET卡子段长度。经计算发现32.5 m情况生存工况未发现干涉，分析结果见表7。1.2 新基盘、新跨接管及原海缆和柔性立管总体布置设计总体布置方案是以方案可行性研究阶段的方案四为基础，充分考虑柔性立管及海缆的移位特性、施工难度和施工工作量后确定的，新基盘总体布置方案如图2所示。

表6 海缆不移位分析结果

表7 电缆分析结果

图2 新基盘总体布置图

1.3 重力基础水下基盘详细设计

(1) 水下基盘结构设计

新基盘结构包括带裙板的防沉板、防冲刷结构、主梁结构、海缆托架和吊耳(如图3所示)。

图3 水下基盘结构三维图

水下基盘通过防沉板将荷载均匀的分布在海床上，能达到沉降量最小。同时，板上开排水孔，一方面可以利于裙板贯入沙层，另一方面也有利于坐底后，超空隙水压力的消散，提高承载力。防沉板基础采用GB700 Q235B的12 mm厚钢板焊接而成。根据番禺油田松散的粘滞砂土参数，依据API RP 2A规范对防沉板基础的承载能力进行了计算。

另外由于该海域内的底流较为严重，测试数据表明，100年重现期的底流速度能达到1.49 m/s，为保证防尘板基础的长期稳定性，不因底流冲刷而发生倾覆，专门在防沉板周边设计了防冲刷土工织物结构，布置两层GRADE 601土工织物，抗穿透力不低于375 N。

主梁结构采用GB712-2000 D36 的H900×300×16×28和H300×300×10×15的工字钢构成，H900×300的工字钢主要为基盘工艺管线提供支撑以及作用力的传递和吊点的设置。

海缆托架为番禺4-2油田供电海缆在水下实现动静过渡，从FPSO转塔经中水浮筒到水下基盘上的海缆托架固定，最后转入静态缆。在设计上，采用了GB8162 20#钢的Φ60的管结构，海缆托架底托为Φ273管剖开预制，海缆在托架上的固定设计了四个海缆卡箍，承载设计载荷49 kN，其扇形支撑的设计主要是为了在管线铺设过程中，使其落入既定轨道内，可省去潜水员作业，通过ROV观察即可完成操作。

吊点设计采用Φ618×28的筒体式结构，吊点主板插入到筒体内，将吊装载荷通过筒体分散到各个主梁上，吊点储备强度盈余。强度校核满足AISC规范要求的许用应力值。

(2) 水下基盘管线设计

为满足流动要求，避免原油输送管线上出现冷点，基盘管线采用12/16英寸双层保温管，保温层为25 mm的聚氨酯泡沫，设计压力5MPa，设计温度105℃，内管为323.9×12.7的API 5L X65 (PSL2) 无缝管，外管为406.4×12.2的API 5L X65 (PSL2) 高频焊缝管，管道走向如图4所示。其中导向支架保证了跨接管膨胀力的吸收，增加管线的柔性，而固定支架的设计用于抵抗柔性立管的动载荷，保持结构的整体稳定性。

图4 水下基盘工艺管道系统

(3) 水下基盘防腐设计

水下基盘防腐设计范围是对基盘主结构和基盘上管线的防护，总体方案是采用深水水下防腐涂层和牺牲阳极联合保护的防腐方案。防腐涂层系统采用两道浸没级还氧涂料，每道涂层厚200 μm，总厚度不低于400 μm；阴极保护电流密度依据DNV RP B401-2010标准，按基盘所处环境温度来选择，阳极采用铝-锌-铟系牺牲阳极。另外，水下基盘结构和基盘工艺管线通过固定支架，保证了相互之间良好的电连接性。

2 结论

对番禺油田旧基盘更换工程，通过多角度考虑最终采用了旧基盘侧安装新基盘的可实施方案。阐述了主要解决的技术问题和技术关键，包括：对动态柔性立管和海缆的移位和干涉分析、总体方案的详细设计、新水下基盘(基盘结构、基盘配管、基盘防腐)的详细设计和2条 4节12”×16”双层保温跨接管的详细设计，最终确保了基盘在海上的高精度安装。

番禺油田水下基盘更换工程是第一个由国内独自承担的水下技术项目，具有一定的创新性和技术突破性。实施效果好，经济社会效益显著，推广应用前景乐观。

[1] SUN Li-ping,QI bo. Global Analysis of a Flexible Riser[J]. Journal of Marine Science and Application. 2011,10(4): 478-484.

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Panyu Pipeline end Termination(PLET)Replacement Project

CHEN Jie-jun, YANG Tian-xiao,CHEN Chi

(CNOOC China Limited Panyu Operating Company，Shenzhen 518067，China)

This paper demonstrated a variety of technical solutions for the replacement of Panyu old pipeline end termination (PLET) . The finally adopted solution was that retained the old PLET, re-designed and constructed a new PLET. Then, installed the new PLET in the vicinity of the old PLET. The key problems in technology and innovation points were elaborated on. The technical conclusions of PLET replacement project were sumarized systematically. The

experience had an important reference value for the similar projects.

PLET；flexible risers；submarine cable

2011-07-15

陈捷俊(1965-)，男，高级工程师。

1001-4500(2014)03-0031-04

P75

A