“南海奋进”FPSO单点系泊系统维修项目锚腿回接技术
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摘要：在中国南海深海远洋的油气开发中大量采用了浮式生产储油船（FPSO）。比如“南海开拓”号、“南海睦宁”号、“南海胜利”号、“南海发现”号、“南海盛开”号、“海洋石油111”、“海洋石油115”、“海洋石油116”等都是典型的南海在役的FPSO。所有上述的FPSO都采用了内转塔式的单点系泊系统。典型的内转塔系泊系统由系泊锚点，锚腿和内转塔式浮筒三部分结构组成。目前南海FPSO系泊锚腿数量有6条和9条两种。锚腿的形式通常是钢缆和锚链的混合形式。在经过多年的运营之后，锚腿上往往会发生钢缆断丝，配重链或者配重块脱落等现象，锚腿的强度已经不再满足设计要求，所以需要进行锚腿钢缆和锚链的更换（维修）。本文以2014年文昌“南海奋进”fpso单点系泊系统维修项目为对象，介绍单点系泊系统锚腿更换（维修）的基本方法，重点介绍工程中上钢缆和上锚链的回接技术。该种方法经过实践证明安全可靠高效，对以后类似的工程具有极好的借鉴意义。
关键词：内转塔式单点系泊系统 南海奋进 锚腿维修项目 上钢缆和上锚链回接
0 前言
海上浮式生产储油船（FPSO）已经广泛应用于水深在200米以浅的海洋油田开发中。FPSO最常用的系泊方式是单点转塔系泊方式，在该方式中FPSO通过和单点系泊转搭的连接限制在一个很小的范围内，并且可以绕转塔进行360度旋转，似风标，使FPSO处于受力最小的方位。目前中国在役的FPSO全部采用了单点转塔系泊系统。而单点转塔系泊系统具体又分为软钢臂和内转塔两种方式。渤海海域由于水深较浅，全部采用软臂系泊系统。而我国南海海域普遍水深较深，全部采用了内转塔式系泊系统。
以中国南海FPSO系泊系统为例，典型的内转塔式单点系泊系统通常由系泊锚点，锚腿，内转塔式浮筒三部分组成。系泊锚点一般采用吸力锚的方式。锚腿一般有9条，3条一组成对称分布。锚腿采用钢缆和锚链混合组合形式，从吸力锚至单点浮筒分别为下锚链，下钢缆，调整链，上锚链+配重链（配重块），上钢缆。经过多年的营运，锚腿往往会发生钢缆松股，断丝;配重链（配重块）脱落，锚链腐蚀直径变小等等现象。当缺陷累积到一定程度，锚腿不再满足设计强度要求，就需要进行锚腿的更换。
本文以2014年文昌“南海奋进”FPSO单点系泊系统维修项目为参照对象，对内转塔式单点系泊系统锚腿更换作业进行简单的介绍，并且对该工程中的最大难点――上钢缆和上锚链的回接做详细的阐述，详细介绍成功应用于该工程的锚腿回接技术，为以后类似的锚腿更换工程提供一种可借鉴的方法。
1 工程背景介绍
“南海奋进”号是中国南海上为文昌13-1/2油田提供处理、储存和外输服务的油轮，由9条锚腿和1个单点浮筒组成的系泊系统进行系泊固定。该海上油气设施自2002年完成连接投入使用，经过10多年的运营，在2013年的调查中发现上钢缆发生多处损伤，配重链发生多处脱落的现象，经过论证决定进行所有9条锚腿下自下钢缆起，上至上钢缆为止的所有锚腿设施的更换。
1.1 油田布局及单点系泊系统构成
“南海奋进”生产储油轮服务的是文昌13-1及文昌13-2平台，该油田海域水深为117m。FPSO通过9条锚腿进行系泊。9条锚腿分成对称的3簇，每簇3条锚腿，同一簇相邻两条锚腿成5°角度。油田的整体布局如下图2.1.1所示。
图1.1.1 油田整体布局图
单条系泊锚腿的组成如图2.1.2所示。系泊腿的组成从吸力锚端开始依次为50m长142mm R4下锚链;486m长φ140下钢缆;15m左右长度142mm R4调整链; 100m长度1条142mm R4上锚链和2条142mm R4配重链组合体;250m的φ140上钢缆。
图1.1.2 系泊锚腿构成
1.2 项目介绍
文昌“南海奋进”FPSO单点系泊系统维修项目采取FPSO解脱回坞维修，单点浮筒仍然和锚腿相连的总体思路。在锚腿更换的过程当中至少保证每一簇锚腿中有一条还和单点浮筒相连，从而保证浮筒的稳性。按照一定的顺序和保证每一簇至少一条锚腿和浮筒相连的方式把所有的锚腿都进行更换。
每一条锚腿从下到上需要更换下钢缆，调整链，上锚链+配重链，上钢缆。而保留吸力锚，下锚链和单点浮筒。更换作业时需要解开下锚链和下钢缆的接头以及上钢缆和单点浮筒的接头;弃置或者回收旧下钢缆，旧调整链，旧上锚链+配重链，旧上钢缆;铺设及连接新的下钢缆，调整链，上锚链+配重链，上钢缆。
为了缩短工期，缩减油田停产维修的时间，争取文昌13-1，13-2油田早日恢复投产，该维修项目投入3条船舶进行配合作业，分别为海洋石油709，马斯基shipper，深潜号。709的主要工作是进行上钢缆的更换，shipper的工作是进行旧下钢缆和上锚链（含调整链和配重量）的回收弃置，新上锚链（含调整链和配重量）的铺放，深潜号的工作是进行下锚链和下钢缆接头的拆除，新下钢缆的铺设及与下锚链的水下连接，以及新上锚链和新上钢缆的回接（锚腿回接）。整个工程的实施需要3条船舶协调配合，齐头并进，最大限度地节约工期。
本文只对本项目实施过程当中的最大难点锚腿回接作业进行详细的阐述，对于其他的作业内容不做过多的阐述。
2 锚腿回接技术
2.1回接前完成的作业内容
该项目实施的施工流程如下图2.1.1所示：
图2.1.1-文昌单点更换项目施工流程图
如上图所示，在进行上钢缆和上锚链回接之前709完成了新上钢缆的铺设及与单点浮筒的连接，此时上钢缆的下锁接头已经铺放到海底;马斯基shipper完成上锚链（含配重量）的铺设。铺放的实际情况是上钢缆的下锁接头和上锚链的上头相距8m到15m不等。上锚链和上钢缆位置图如图2.1.2所示。
图2.1.2 锚腿回接位置图
如上图所示，上锚链的上端部连接了一块四角板，四角板上有4个销孔，其中2个销孔已经连接着上锚链和配重链。上钢缆下端是开式锁接头。锚腿回接的工作是将上钢缆的下锁接头拉至和四角板重合位置，插入销子进行连接。
2.2上钢缆移动就位
上锚链和上钢缆的拉至重合采用的是对拉的方式。由于上锚链由3条锚链组成，链环较重并且具有较大的展开体积，在铺设之后，锚链扎入泥里;同时上钢缆的铺设之后的形状是一条曲线，所以在对拉的时候产生的效果是上钢缆移动靠近上锚链。
工作母船“深潜”号具有140吨的深沉补偿吊机，在海况状况良好的时候采用吊机进行对拉是一种安全可靠的就位方法。
吊机对拉方法的示意图如图2.2所示。
图2.2 锚腿回接吊机对拉就位
吊机对拉就位的方法是在上钢缆下锁接头和上锚链之间连接一段钢缆，钢缆通过两个开口滑车和船上下放的深沉补偿吊机钩头相连。这样的配置能够使钢缆和锚链之间的对拉力加倍，等于吊机吊力的2倍。
索具连接好之后，吊机慢慢起吊。吊机上面有吨位和提升距离的显示器。潜水监督也能够通过潜水员得到锁接头和四角板之间距离的信息。指挥人员指挥吊机手慢慢增加吊力，使钢缆锁接头慢慢靠近四角板。在接近的过程当中钢缆会有部分上移，靠近下锁接头一定距离的钢缆会离开泥面，从而降低了钢缆和泥面的摩擦力，吊机吊力越大，拉近力越大，钢缆腾空距离越大，泥面对钢缆的摩擦力越小，拉近力越大。在符合所有索具强度要求的条件下拉动上钢缆使锁接头和上锚链的四角板重合2m距离。然后用足够强度的手拉葫芦连接锚链和钢缆。替代之后拆除回收拉近索具。
3上钢缆上锚链对接
3.1 对接部件主要参数
在上钢缆锁接头和上锚链四角板位置重合后开始进行锁接头和四角板的连接作业。四角板和锁接头的基本参数如下面表格3.3.1所示：
从上面表格可以看出，该项目上钢缆下锁接头和上锚链四角板回接具有如下特点：
1）重量重。四角板单重达到1.01吨，加上一侧连接着三条锚链，每个链环的重量达到0.223吨;上钢缆锁接头的重量达到1.3吨;销子重量达到0.2吨。
2）装配精度要求高：四角板的厚度和锁接头的间隙相差1cm;销子直径和四角板及锁接头的孔径分别为230，231，232配合间隙只有1mm。
针对上述特点，需要在施工过程当中将上锚链四角板和上钢缆锁接头调成完全水平状态，这样才能比较顺畅的插入销子。
3.2 对接
为了完成上钢缆和上锚链的对接，必须采用一种辅助工具-锚腿回接辅助框架，如图3.3.2所示。
图3.3.2锚腿回接辅助框架
在上锚链和上钢缆拉至重合之后，吊机将锚腿回接辅助框架吊放到上锚链四角板正上方，锚链和钢缆处于辅助框架的空档内。接下来进行锚腿的回接，其主要步骤如下：
1）在辅助框架顶部的4个角点和上锚链及上钢缆之间分别连接2个手拉葫芦，收紧吃力，解除对拉阶段连接的保险手拉葫芦。
2）框架内部在框架和锚链以及框架和上钢缆锁接头之间连接足够多的手拉葫芦，通过手拉葫芦提升锚链，四角板，上钢缆的锁接头。提升过程中还可以借助吊机进行辅助作业。
3）调整四角板和锁接头，使四角板进入锁接头空隙内，两个部件完全水平并且平行，销孔完全处于同心位置。
4）潜水员借助工具将销子插入锁接头和四角板的销孔，安装螺母。
5）拆除回收工具，完成回接。
4 结束语
中国南海在役的FPSO都是采用的内转塔式单点系泊系统，其结构形式多是采用了与本文相同的形式。很多系泊系统经过多年的运营都将进入到锚腿维修或者更换的阶段。该文对于锚腿更换工程作业当中的一项难点-锚腿回接提出了一种解决方法。该方法在2014年文昌南海奋进FPSO单点系泊系统维修项目中首次应用取得了成功。该方法简单易行，并且高效可靠，对于今后类似的工程具有极好的借鉴意义。