（船舶与海洋工程专业论文）秦皇岛326油田井口平台组块建造流程.pdf

摘要 目前，海洋石油开发方兴未艾，海洋石油平台的建设也越来越受到人们的关注，如 何高质高效地建造海洋石油平台，成为了投资方及工程界普遍关心的问题。本论文详细 论述了秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块陆地施工中采用的2 种建造流程，并对2 种流程进 行比较研究，以确定更为合理经济的施工方法。 秦皇岛3 2 6 油田是海洋石油工程股份有限公司重要的对外台作项目，该油田 w h p a b c d 组块的建造采取了传统的旌工方法：4 层甲板分片预制，预制r o w a 、 r o w b 单片，先立片再安装甲板片：而w h p e f 组块的建造采取了新的施工方法：4 层甲板整片预制，整片就位安装，最后插入立柱。通过对2 种建造流程进行分析比较， w h p e f 组块采用的施工方法，方便了施工和管理，降低了设备、材料的消耗，提高了 工作效率，而且该建造流程值得在其它项目中予以推广应用。 本论文主要对秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块建造流程进行比较研究，而且第2 种 流程是海洋石油工程股份有限公司首次采用，其分析比较的方法及施工工艺同样适用于 其他井口平台的施工，因此本论文也为其它井口平台组块的陆地建造提供了参考。 关键词：组块甲板立柱立片 整体预制 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，o f f s h o r ep e t r o l e u me x p l o i t a t i o nb ei nt h ea s c e n d a n t ，o f f s h o r eo i lp l a t f o r m f a b r i c a t i o na r eg e tm o r ea n dm o r ea t t e n t i o ni nt h ew o r l d h o wt of a b r i c a t i o no f f s h o r eo i l p l a t f o r mi nh i g hq u a l i t ya n dh i g he f f i c i e n c yi s au n i v e r s a lt o p i ci ni n v e s t o ra n de n g i n e e r i n g f i e l d i nt h i sa r t i c l e ，t h e r ea r et w ow e l l h e a dp l a t f o r mm o d u l e sf a b r i c a t i o np r o c e s sa r ed e t a i l d i s c u s s e da n dc o m p a r e d ，s oa st oe n s u r eam o r er e a s o n a b l ea n dm o r ee c o n o m i cc o n s t r u c t i o n m e t h o d q h d 3 2 6o i l f i e l di so n eo fv e r yi m p o r t a n te x t e r n a lc o o p e r a t i o np r o j e c ti nc o o e c w h p a b c dm o d u l e sw e r ef a b r i c a t e db yt r a d i t i o n a lc o n s t r u c t i o np r o c e s s ：p r e - f a b r i c a t i o n r o w a & r o w bp a n e la n de r e c t i o n ，e v e r yd e c kb ed i v i d e di n t o s e v e r a l p a n e l s t o c o n s t r u c t i o na n di n s t a l l a t i o n ；b u tw h p e fm o d u l e sw e r ef a b r i c a t e db yn e wc o n s t r u c t i o n p r o c e s s ：e v e r yd e c kb ee n t i r ep r e f a b r i c a t i o na n di n s t a l l a t i o n ，t h e n i n s e r tc o l u m n s t h r o u g h a n a l y s i s a n d c o m p a r i n g ，w h p e f m o d u l e sf a b r i c a t i o n p r o c e s s i sm o r ea d v a n t a g et h e n w h p a b c dm o d u l e s ，e v e nt h i sf a b r i c m i o np r o c e s sa r eg o o df o ra p p l i c a t i o ni no t h e rp r o j e c t t h i sa r t i c l ei sm a i nc o m p a r eq h d 3 2 - 6o i lf i e l dw e l l h e a dp l a t f o r mm o d u l ef a b r i c a t i o n p r o c e s s e s ，a n dt h el a t t e rf a b r i c a t i o np r o c e s si sa d o p t e df i r s t l yi nc o o e c ，t h ea n a l y s i sm e t h o d a n df a b r i c a t i o np r o c e s sa r ea p p l yt oo t h e rw e l l h e a dp l a t f o r mc o n s t r u c t i o n ，s ot h i sa r t i c l ea l s o p r o v i d er e f e r e n c e t oo t h e rm o d u l ec o n s t r u c t i o n k e y w o r d s ：q h d 3 2 - 6p r o j e c t m o d u l ed e c kc o l u m np a n e l e r e c t i o n e n t i r ep r e f a b r i c a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得盘生盘鲎或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名 ，左膏量签字日期：莎c 土年归月抄日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘洼盘茎有关保留、使用学位论文的规定。特 授权盘连盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名 五矗蔷 导师签名：磋盼艘 签字日期：0 年麒月上护日 签字日期：0 搿盈年以月劫日 工程硕士学位论文秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块建造流程 第一章绪论 第一节海洋石油平台组块建造流程的研究背景及重要意义 目前，随着全球工业化的进程和发展，世界对能源的需求已急剧增加。由于受陆地 资源开采的限制和海洋开发科技的进步，人类已开始向海洋发展、进军，探寻新的能 源，因此2 1 世纪被称为是“海洋世纪”。随着大陆架浅海石油的勘探和开发技术的进 步，世界石油开采的重点已由陆地向海洋转移。据一些资料报道：全世界大陆架的总面 积约为2 8 0 0 万平方公里，到目前已有7 8 以上的地方进行过勘探。随着新技术的开发 应用，海洋石油平台从勘探开发到工程建造的速度已大幅度提高，海洋石油平台的数量 逐年增加，到目前世界各海湾地区已相继建立了大量的不同规模的海洋石油平台。 随着海洋的开发、科技的进步，海洋石油现已成为我国重要的能源之一。根据联 合国海洋法公约中关于“专属经济区”和“大陆架”的有关规定，我国拥有近3 0 0 万 平方公里的海洋国土，海岸线长达1 8 0 0 0 公里，是世界上海岸线最长的国家之一。我国 的海洋石油、天然气等资源十分丰富，但是我国的海洋石油工业起步较晚，6 0 年代初期 我国开始进行海上石油勘探、开发工作，目前已在渤海、黄海、东海、南海各海域全面 进行海上石油的勘探工作，并己开发一批油、气田。1 9 6 6 年我国首先在渤海湾水深6 5 米处建造了第一座钢质桩基平台“海1 井”平台。到目前，已经有一百余座海洋石 油平台先后在我国各海域建成投产，仅在渤海湾即建成几十座海洋石油平台，其中的绝 大部分仍在进行钻井和采油作业。 海洋石油平台按功能可分为钻井平台、采油平台、综合平台、储油平台等，虽然各 型平台功能不同、种类众多，但是其结构形式却基本相同。海洋石油平台从结构上主要 分为水上和水下2 部分，其中导管架是其水下部分结构物，组块是对水上部分结构物的 统称，海洋石油平台上的所有机械、电气设备，管线、电缆、生产处理及生活设施全部 集中在组块上。因此组块是海洋石油平台最重要的组成部分，而且随着生产技术的开发 应用，组块重量也越来越大，功能越来越齐全，工艺越来越复杂，目前世界上已出现重 量超过1 万吨的多功能综合性海洋石油平台。 在现今海洋石油开发方兴未艾的形势下，如何降低成本、高质高效的建设海洋石油 平台已成为投资方和工程界普遍关心的问题。随着组块重量的增加，工艺日益复杂，施 工程硕士学位论文秦皇岛3 2 6 油田井口平台蛆块建造流程 工难度也逐渐加大。因此对现有组块的建造流程进行研究，寻找合理经济的施工方法已 成为当务之急，这无论是对工程设计还是工程施工来说都具有特别重要的意义。 第二节国内外海洋石油平台组块建造流程的现状 一、国外海洋石油平台组块建造流程 由于海洋石油平台所处的地理环境不同、功能各异，造成了目前世界各国组块的结 构形式多样，尺寸、重量也各不相同。由于世界各国的海洋石油平台建造场地各不相 同、起重能力也不一样，因此组块的建造流程也不完全一样，而是各具特色。因此对每 一个组块或相同的一批组块，并没有固定的建造模式，应根据其所在的建造场地的分 布、承载能力、起重能力、甚至包括海上浮吊的起重能力和吊装方案进行具体的分析研 究，来决定组块的建造流程和施工方案。 关于国外海洋石油平台组块的建造流程，本文以s z 3 6 一l 油田c e p 组块为例进行简 要介绍。s z 3 6 1 油田是中海油的自营油田，该油田位于渤海湾北部，距绥中港约7 0 公 里。该油田二期开发工程包括6 座井口平台、1 座中心处理平台( c e p ) 、1 座陆地终端 油气处理厂及其连接的海底管线、海底电缆，c e p 平台是其中的重点项目。c e p 的上部 模块总重超过6 5 0 0 吨，其中组块部分4 5 0 0 吨，动力模块1 2 0 0 吨，生活模块8 0 0 吨。 经过竞标，韩国现代重工集团获得c e p 组块和动力模块的总包合同。尽管c e p 组块和 动力模块在位于国内湛江的海洋平台场地建造，但是其总包管理、加工设计、施工组织 协调、材料、设备采办全部由现代重工负责完成，甚至连施工所用的履带吊机也是从韩 国运输至湛江场地。因此本论文选取c e p 组块的建造流程进行研究、比较，以便为国 内组块建造流程的改进、提高提供参考。 c e p 组块包括4 层甲板、8 根立柱及相关的设备设施、电缆管线等，8 根立柱分别 位于a b 轴线和1 1 2 3 4 轴线上( 呈2 横4 纵布置) ，外形尺寸为5 9 5 米x 3 6 7 米x 2 2 4 米，甲板标高分别为6 0 米、5 2 米、4 4 米、4 0 ，5 米( 均以海底泥面为基准面) 。由于尺 寸、重量较大，c e p 组块分为东、西2 块进行建造( 其建造流程完全一样) ，使用上海 打捞局起重能力达2 5 0 0 吨的“大力号”分2 次进行海上安装，其中东块外形尺寸为2 7 米x 3 6 7 米x 2 2 4 米，设计吊装重量为2 2 0 0 吨，西块外形尺寸为3 0 米x 3 6 7 米x 2 2 4 米，设计吊装重量为2 2 5 0 吨，中间长约2 5 米部分留待海上安装连接。 工程硕士学位论文秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块建造流程 s z 3 6 1c e p 组块的建造流程为：在平面依次预制各层甲板片，4 层甲板全部进行 整体预制，采用正造的方法，即在预制场地摆放、调整好水泥垫墩，依次进行型钢的组 对、焊接和铺板施工：将每一根立柱预制成4 段( 每一段对应一层甲板) ，在预制各层 甲板时与该段立柱预制成整体( 俗称“板凳”，因其外形酷似“板凳”) ：在甲板平面 预制时，同时进行电缆托架、电缆马脚、管支架的安装施工；甲板预制完成后，先进行 4 0 5 米甲板安装就位，再安装4 0 5 米甲板上的拉筋和设备，然后按顺序依次安装4 4 米、5 2 米、6 0 米甲板及拉筋、墙皮、设备等，最后进行整体焊接。该建造流程基于现 代重工的习惯做法，充分显示出现代重工的管理、计划与组织协调能力，较好的发挥了 场地的加工和起重能力，而且其甲板正造旌工具有一定的优越性。 二、国内海洋石油平台组块建造流程 对于国内来说，海洋石油平台的建设经过了一条艰难曲折的发展道路。从1 9 6 4 年 至今，经过3 0 多年的摸索与发展，海洋石油平台的建造从“土办法”逐步走入了正轨 作业和规范化施工。作为国内海洋石油平台开发建造的重点企业海洋石油工程股份 有限公司( c o o e c ) ，是由中海石油工程设计公司、中海石油平台制造公司、中海石 油海上工程公司、中国海洋石油南海西部公司和中国海洋石油渤海公司共同发起创立 的，隶属于中国海洋石油总公司，是一家集海洋工程研究、设计、建造、安装、海底管 道铺设、海洋平台维修和海洋工程科技开发为一身的总承包商。 自1 9 8 2 年以来，c o o e c 先后按国际标准完成了1 0 余个国内海域油气田开发项目 不同阶段的工程建设。成功地参与了埕北、渤中2 8 1 、渤中3 4 4 、涠州1 0 3 、惠州2 1 1 、惠州2 6 1 、西江2 4 3 、西江3 0 2 、流花l l 一1 等合作油田的建设，独立建成了锦州 2 0 2 、涠州11 4 、绥中3 6 1 、涸1 0 3 北、锦州9 - 3 、渤西、秦皇岛3 2 6 等开发难度较大 的自营合营油气田。至今已为中国海洋石油渤海公司、南海东部公司、南海西部公 司、美国阿莫科公司、阿科公司、菲利普斯公司、麦德默公司、a c t 作业集团、法国道 达尔公司、日本三菱重工、新日铁公司等国内外多家业主设计、建造和安装各类海洋石 油平台1 0 0 余座，模块和橇块6 0 余座，完成1 0 0 0 多公里各种结构形式的海底管道工程 没计及4 0 0 余公里海底管线和1 0 0 余公里海底电缆敷设。 作为国内唯一一家从事海洋石油工程建设的国际性专业公司，c o o e c 承担了中国 海域内绝大部分海洋石油平台的建设工作，并积累了大量的施工经验。目前国内设计建 3 。程硕士学位论文 秦皇岛3 2 - 6 油田井口平台组块建造漉程 造的海洋石油平台多为单腿、3 腿、4 腿、6 腿、8 腿、沉箱等结构形式，其中又以4 腿 和6 腿为主。对每一个组块来说，都采取了不同的建造流程，由于受场地的加工、起重 的能力所限，传统的施工方法为：将组块各层甲板按轴线分片反造预制( 即将甲板倒扣 在平面上，依次进行铺板、型钢组对、焊接作业) ，每层甲板分2 4 片预制( 根据甲板 尺寸来决定) ，翻身后分片就位安装，并将位于甲板分片轴线处的立柱、型钢、拉筋及 环板预制成整体，即预制大单片( 根据轴线尺寸、布置及重量分2 3 片预制) ，再根据 施工计划依次进行立大单片和安装甲板片的施工作业。例如，c o o e c 承建的渤西油田 3 个组块、s z 3 6 一l 油田7 个组块、j z 9 3 油田2 个组块全部采用上述施工方法。 以s z 3 6 一l 油田井口平台w h p l ，2 3 4 ，5 6 组块为例，该油田6 个组块是s z 3 6 1 油田 的二期开发工程，组块采用了标准化设计，6 个组块的外形、结构尺寸及设备设旌基本 一致，建造流程也完全一样。s z 3 6 1w h p 组块包括4 层甲板、4 根立柱、1 根吊机立柱 和多根拉筋及相关的设备设施、电缆管线等，外形尺寸为2 1 米x 3 1 5 米x 1 5 6 米，甲 板标高分别为4 1 米、4 5 米、5 0 米、5 4 米( 均以海底泥面为基准面) ，组块设计吊装重 量为7 9 4 吨。s z 3 6 1w h p 组块的建造流程为：在平面预制r o w - a 、r o w b 片( 其中 吊机立柱与r o w b 片预制成一体) ，4 层甲板共分7 片进行预制( 除4 l 米甲板尺寸较 小整体预制外，其它3 层甲板均分为2 片预制) ，采用反造的方法，再翻身进行整体组 装，先立r o w b 片，再安装4 1 米甲板片，然后按顺序依次安装r o w b 片两侧的4 5 米、5 0 米、5 4 米甲板片及拉筋、墙皮、设备，最后再立r o w a 片，进行整体焊接。由 于海上油田开发的规模不断加大，标准化设计也在油田开发中变得日益普及，这种建造 流程较好的利用了场地的加工能力和起重能力，所以在井口平台的组块建造中得以普遍 应用。 第三节秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块概述 秦皇岛3 2 6 项目( 以下简称q h d 3 2 6 ) 是由中海油、德士古、阿科三方共同投资 的重要对外合作项目，是c o o e c 成立后签订的第一个总包合同。该油田位于渤海湾北 部中心，水深1 9 7 - - 2 0 4 米，距天津塘沽大约1 3 0 公里，距京唐港约2 4 公里。该项目包 括6 座井口平台( w h p b ，c d ，e ，f ) 、1 座浮式生产储油轮( f p s o ) 、1 座单点系泊 装置( s p m ) 及其连接的海底管线、海底电缆。该项目共分三个阶段完成，一期工程包 三堡堡兰堂垡堡塞 童皇墨! ! ：! 垫里茎里! 鱼丝堡垒堡堕矍 括w h p a b 、f p s o 和s p m ，二期工程包括w h p c d ，三期工程包括w h p e f ，全部工 程已于2 0 0 2 年8 月完成并顺利实现投产。 q h d 3 2 6w h p 组块( m o d u l e ) 为井口平台的水上部分结构物，包括4 层甲板 ( d e c k ) 、l 座飞机平台( h e l i c o p t e rd e c k ) 及相关的设备设施、电缆管线等，甲板标 高分别为2 3 8 米、2 0 1 米、1 6 3 米、1 0 8 米，飞机甲板标高为2 9 ，8 米( 甲板标高均以 海平面为基准面) 。飞机平台设计吊装重量为1 4 0 吨，组块主体设计吊装重量为1 0 9 0 吨。由于飞机平台结构简单、易于施工且需要在海上进行安装，因此本文中的建造流程 仅指组块主体部分。在设计和施工上，q h d 3 2 6 项目参考了s z 3 6 1 油田的方法，采用 了标准化设计，因此各组块在外形、结构、尺寸及设备设施方面基本一致，便于开展设 计和施工，w h p 组块主要由4 层甲板( d e c k ) 、4 根立柱( c o l u m n ) 、1 根吊机立柱 ( c r a n ec o l u m n ) 和多根拉筋( b r a c e ) 支撑结构及设备、设施重量，组块外形尺寸为 2 7 米x 2 4 米x 2 0 米。 第四节本文所作的主要工作 本文以q h d 3 2 6 项目井口平台组块为例进行研究，重点分析了q h d 3 2 6 w h p a b c d e f6 个组块陆地建造所采用的旋工流程。由于q h d 3 2 6 井口平台6 个组 块采用了不同的施工方案：由w h p a b 组块的4 层甲板分片预制，分片就位安装，预 制大单片，先立片再安装甲板片的施工方法逐步过渡为w h p c d 组块的3 层甲板分片 预制，分片就位安装，顶层甲板整体预制、整体安装，预制大单片，先立片再安装甲板 片的施工方法，最后转变为w h p e f 组块的4 层甲板整片进行预制，整片就位安装，立 柱分别插入的施工方法。 由于w h p c d 组块的建造流程为过渡性施工方案，目的是为了检验组块甲板整体 预制、翻身、安装就位的可行性和合理性，因此本文重点讨论、研究w h p a b 组块和 w h p e f 组块所采用的施工流程。针对这2 种建造流程，本文详细的分析比较了其中的 优缺点，并结合现场实际和施工能力，最终找出一种建造工期较短、较为经济合理的组 块施工方法，并为今后组块的建造旄工提供参考和依据。 - 5 - 工程硕士学位论文秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块建造漉程 第二章q h d 3 2 6w h p a b 组块建造流程 第一节q h d 3 2 6w h p 组块工程概述及采用规范 在q h d 3 2 6w h p 组块的详细设计图纸和技术规格书中，已给出了有关设施主要部 分的说明资料，包括整体布局、方位布置等，以及各甲板上设备的布置情况。在详细设 计的基础上，编制加工设计图纸和技术规格书，以便能够直接按照这些图纸、资料进行 加工制造。加工设计文件包括菲常详细的设计图及说明，对焊接、制造、试验、材料及 设备、机械等方面均有详细的技术要求。对于组块结构建造而言，加工设计文件主要包 括：加工设计图纸、总体建造方案、单片预制吊装方案、划线方案、立柱吊机立柱拉 筋过渡段卷制接长方案、板材型材管材排版图、被交位置图、管材单件图等。 w h p 组块的建造主要包括：按照卷制接长方案进行立柱( 立柱为变截面结构，直 径自上而下从9 5 0 过渡到1 2 1 9 2 ) 、吊机立柱( 吊机立柱为变截面结构，直径自上而下 从2 0 0 0 过渡到9 0 0 ) 、拉筋的卷制接长，按照加工图和建造、预制方案进行甲板、墙皮 的预制、安装，设备、管线的安装，电缆的敷设与接线，梯子、栏杆的预制、安装，整 体涂装等工作内容。因此，必须按照旌工计划合理安排组块材料、设备的到货时间与顺 序，合理安排各立柱、甲板、单片、墙皮的预制施工，才能保证工程的顺利进行，尤其 对于进口材料和设备而言，到货时间与通关周期显得尤为重要。 根据施工计划和建造方案，组块在场地建造时r o w - l 、r o w 一2 轴线位于滑道上。 组块偏心较为严重，其中r o w 1 承载重8 6 0 吨，r o w 2 承载重2 3 0 吨，因此r o w 1 轴线处的滑道块必需摆放在滑道的中心线上。施工时首先在滑道上摆放滑道块，铺设滑 道板并进行固定。然后按照组块立柱间的尺寸摆放滑靴和支墩，在滑道板上靠近滑靴的 内侧焊接起导向作用的限位角钢。为了便于描述组块的建造流程，各层甲板的详图及立 面的详图如下所示 圉j 圉8 ) 。 q h d 3 2 6 组块建造采用的规范包括： q h d 3 2 6w h p ( s p c w h p s t 一0 0 3 )详细设计建造技术规格书 a p ir p2 a海上固定平台规划、设计和建造的推荐做法 a p i2 b结构钢管制造规范 a w sd 1 1焊接规范 一6 - 三堡堡兰堂堡丝塞 童皇鱼! ! ：! 塑里苎旦! 鱼望堡蕉堕亟堡 i ；一 、旷 午一艺姜- 4 一一下f 风l d 。 图1 ：2 3 8 米甲板详图 2 j 图2 ：2 0 1 米甲板详图 - 7 下r l 护 p 伊 工程硕士学位论文 奏曼趣3 2 6 油辫劳日平叁缀块建造溅程 争叮i s 鲥 ， o 一 p ii 一，+ _ 、一- l 图3 ：1 6 3 米甲板详圈 蟊4 ：1 0 8 来甲板详蚕 塞- 工程颐士学位论文 秦皇& 3 2 - 6 浊嘲井口平台缒块建造激程 弧博1 露 二蠹雹匿= ，o国f 0f 0圆 。彳弋、弋 一。，一一，。：，。一j!ij：。，j。，一一。 萋5 ：r o w - a 立嚣爨 图6 ：r o w - b 立面圈 - 9 - 二! 堡塑! 耋堡堡皇 鲞皇鱼! ! 兰鎏璺苎旦王鱼丝堡垄堕亟堡 $s i 一! 卜jl厂一 、 一 萆 ，是裟箸；铡i 一一一一 一。朋 4 l + i1 f f 1 i 、缓i 盐 曳琊卫嘲l 、肆电，矽 、淑1；】 、j - _ _ 一 漶| l目。n jf 。j li j 卜，。划l 飞i 1 ；= j 曰1 n h 么 i 。n 、i 。：j 、i 钐“ o j爿f 心| i， 心目7 i i 、淤。! 。、1 ，7 皆“ 心荫 拶l 1h7 j 鞘阵 l _ _ j ； 7 i 4 + ii p - i l 里! 一 图7 ：r o w 一1 立面图 图8 ：r o w 2 立面图 - i o 兰一 工程硕士学位论文 秦皇岛3 2 - 6 油田井口平台组块建造流程 第二节w h p a b 组块建造流程 根据施工计划和场地布置，w h p a b 组块在c o o e c3 # 场地建造。w h p a b 组块的 建造参考s z 3 6 1 组块的建造方案，采取了传统的施工方法，即在平面预制r o w a 、 r o w b 片，再进行立片，根据施工场地的布置及起重能力将4 层甲板分成1 2 片进行预 制，采用反造的施工方法，再翻身进行整体组装，先立单片再安装甲板片。具体建造流 程如下： 一、r o w a 片的预制、安装 将r o w a 片在滑道周围进行平面预制，单片的重量约为7 0 吨，工作范围以加工 图( 加工图包括详细的制造方法和工艺、加工细节和尺寸) 为准，经检验合格后进行 r o w a 片的立片就位，立片使用2 台1 5 0 吨以上的履带吊将单片吊起就位，立片使用 的吊点为组块整体吊装的主吊点( 即立柱内的主吊点) ，单片与支墩和滑靴固定连接， 两侧用拖拉绳进行固定。施工时应注意：r o w a 片进行平面预制时，中心线应在同一 水平面内：所有环板全部分为4 部分安装。 二、1 0 8 米甲板的预制、安装 首先将l o 8 米甲板分成3 片，甲板分片图如下所示： e l + 1 0 8 米甲板分片图 按施工顺序依次预制e l l 0 c 、e l l 0 b 和e l l 0 a ，井口区的钢结构部分按要求在海 上进行安装。r o w a 片立片就位后，首先安装e l l 0 c ，其次安装e l l 0 b ，e l l 0 a 待 工程硕士学位论文 秦皇岛3 2 6 油田井1 ：3 平台组块建造斑程 r o w b 片就位后再安装，施工时应严格控制各甲板片的水平定位尺寸误差，临时支撑 的布置要使各甲板片可调整、不沉陷。e l i o a 和e l l 0 c 的翻身、就位使用2 台1 5 0 吨 以上的履带吊，e l l 0 b 的翻身、就位使用l 台1 5 0 吨以上的履带吊，可采用空中旋转 1 8 0 度的方法。施工时应注意：翻身吊点可作为就位吊点使用，每个吊点可重复使用， 但是必须切掉热影响区。 三、1 0 8 1 6 3 米甲板层间拉筋安装、设备就位 首先安装1 0 8 1 6 3 米甲板层间拉筋和临时支撑，其中临时支撑主要用于r o w b 片 立片前支撑上一层甲板片，其次进行1 0 _ 8 米甲板设备就位安装。施工时应注意：若有设 备未能到货，应将该设备附近的拉筋预留，待设备就位后再安装。 四、1 6 3 米甲板的预制、安装 首先将1 6 3 米甲板分成3 片，甲板分片图如下所示： e l + 16 3 米甲板分片图 按施工顺序依次预制e l l 6 c 、e l l 6 b 和e l l 6 a 。依次安装e l l 6 c 、e l l 6 b ， e l l 6 a 待r o w b 片就位后再安装。e l l 6 a 、e l l 6 c 和e l l 6 b 的翻身、就位均使用2 台1 5 0 吨以上的履带吊。施工时应注意：预制e l l 6 a 时，吊机立柱处的型钢需贯通做 成假型钢；吊机立柱r o w 1 方向的1 4 环板先不安装，以便安装翻身吊点。 五、1 6 3 2 0 1 米甲板层间拉筋安装、设备就位 工程硕士学位论文 秦皇岛3 2 - 6 油田井口平台组块建造流程 首先安装1 6 3 2 0 1 米甲板层间拉筋、墙皮和临时支撑，其次进行1 6 3 米甲板设备 就位安装，未到货设备应预留拉筋及墙皮。 六、2 0 1 米甲板的预制、安装 首先将2 0 1 米甲板分成3 片，甲板分片图如下所示： k 。、f 7 上 ，r、 i 。j l| l e l 2 0 b i | 上 u、j ：6 e l 2 0 c 丁、f7 e l + 2 0 1 米甲板分片图 按施工顺序依次预制e l 2 0 c 、e l 2 0 b 和e l 2 0 a 。依次安装e l 2 0 c 、e l 2 0 b ， e l 2 0 a 待r o w b 片就位后再安装。e l 2 0 a 、e l 2 0 c 和e l 2 0 b 的翻身、就位均使用l 台1 5 0 吨以上的履带吊，3 片均采用空中旋转1 8 0 度的方法。e l 2 0 a 吊机立柱处的处理 方法与e l l 6 a 的基本相同。 七、2 0 1 2 3 8 和1 6 3 2 3 8 米甲板层间拉筋安装、设备就位 首先安装2 0 1 2 3 8 米甲板层问拉筋、墙皮和临时支撑，其次进行2 0 1 米甲板设备 就位安装，随后依次安装1 6 3 2 3 8 米甲板层间拉筋、临时支撑和设备就位。 八、2 3 8 米甲板的预制、安装 首先将2 3 8 米甲板分成3 片，甲板分片图如下所示： 按施工顺序依次预制e l 2 3 c 、e l 2 3 b 和e l 2 3 a 。依次安装e l 2 3 c 、e l 2 3 b ， e l 2 3 a 待r o w b 片就位后再安装。e l 2 3 a 、e l 2 3 c 和e l 2 3 b 的翻身、就位均使用2 台1 5 0 吨以上的履带吊。e l 2 3 a 吊机立柱处的处理方法与e l l 6 a 的基本相同。 - 1 3 工程硕士学位论文 秦皇岛3 2 - 6 油田井1 3 平台组块建造流程 e l + 2 3 8 米甲板分片图 九、r 0 w b 片的预制、安装 将r o w b 片在滑道周围进行平面预制，预制方法与r o w a 片一样，可利用 r o w a 片的场地及垫墩、临时支撑。经检验合格后进行r o w b 片的立片就位，其方 法与r o w a 片一样，使用2 台1 5 0 吨以上的履带吊将单片吊起就位，单片与支墩和滑 靴固定连接，两侧用拖拉绳进行固定。 十、l o 8 米甲板安装、1 0 8 1 6 3 米甲板层间拉筋安装、设备就位 r o w b 片立片就位后，首先安装e l l 0 a ，其次安装1 0 8 1 6 3 米甲板层间拉筋和临 时支撑，再进行1 0 8 米甲板设备就位安装。 十一、1 6 3 米甲板安装、1 6 3 2 0 1 米甲板层间拉筋安装、设备就位 首先安装e l l 6 a ，其次安装1 6 3 2 0 1 米甲板层间拉筋、墙皮和临时支撑，再进行 1 6 3 米甲板设备就位安装。 十二、2 0 。l 米甲板安装、1 6 3 尼o 1 和1 6 3 1 2 3 。8 米甲板层问拉筋安装、设备就位 首先安装e l 2 0 a ，其次安装2 0 1 2 3 8 米甲板层问拉筋、墙皮、临时支撑和设备就 位，再进行1 6 3 2 3 8 米甲板层间拉筋、临时支撑安装和设备就位。 十三、2 3 8 米甲板安装 一1 4 工程硕士学位论文秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块建造流程 安装就位e l 2 3 a ，随后进行整体焊接作业。施工中应注意：严格按照焊接程序的 要求进行焊接，严格控制焊接变形及最终制造公差。 十四、吊机立柱安装 将吊机立柱放在转台上预制，按要求划好基线和被交位置并安装内侧加强筋。安装 时应在吊机立柱顶端焊接3 个临时吊点，各挂1 个1 0 吨倒链，便于调整水平。切除各 层甲板片环板处的假型钢，待吊机立柱就位后，再安装1 4 环板及外侧加强筋。 十五、其它专业施工 以上工作完成后，组块主结构即全部完工。然后分别进行梯子、栏杆等附件安装， 管线的安装与连接，电缆的敷设与接线，设备单梳调试与系统调试，最后进行整体涂 装。至此，组块的陆地建造工作全部完成，并牵引至码头前沿准备装船出海施工。 w h p a b 组块建造流程简图如下所示： 一，j ! 一 卫幽型! ：兰堡 一_ 旦! ! 丝塑塑燮r 一婴型! 塑型! ：塞型 一一， 里! 型! ! 垫堑堡i 塑壁! 卜 垦! 坠壁! ：! 塞厂j 一! 堂! ! ! 型! 塞薹 【 e l l 6 a 稚j 、安装卜一 e l l 6 2 0 j ! 磕撒盎安装广d e l 2 0 a 预制、安装 2 0 2 3 j j 路礅备安装l 一， j f ，i 一 ! 2 3 a 两睇叽安装i 匦匿卜 ；王兰三 正五匾 j 最剡蛔甥t 燃lf 厂一l ，l 一 ：f 牵引及装船固定fi - 1 5 工程硕士学位论文秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块建造流程 第三节各层甲板片吊点布置及计算 、各层甲板片吊点布置 w h p a j b 组块各层甲板片反造预制完成后，即可进行翻身处理和安装作业。对于组 块建造来说，甲板片的翻身和安装是其中最为重要的施工步骤。在甲板片的反造预制 中，根据各甲板片的重量分布、尺寸及安装顺序，在甲板片的一边设置翻身吊点。由于 各甲板片的尺寸、重量都不大，为施工方便，减少焊接工作量，各甲板片的翻身吊点均 设计为可以重复使用2 次，一次作为翻身吊点使用，另一次作为安装昂点使用。在安装 翻身吊点的另一侧，安装有临时靠模，待甲板片翻身后再切除。由于甲板分片预制，甲 板片与单片连接处的型钢分散排列，临时靠模是用来将甲板片边缘分散的型钢临时固定 住，这样既方便了甲板片的预制，减少施工时的焊接变形及尺寸误差，又可以在翻身时 起保护作用，防止甲板边缘受损或变形。 在进行翻身作业时，起重机座于甲板片的两侧，在统一指挥下同步进行，可将各甲 板片立起直接着地，但是着地处必须是平整的水泥地面，并垫上等厚度的方木垫墩，以 防止损坏甲板型钢的端部。甲板片完成翻身作业后，即可进行反面处理并安装整体吊装 的吊点，吊点应直接焊在梁格的上翼板上。施工时应注意：各甲板片吊点的布置方向必 须在其受力面内，即各吊点与钢丝绳位于同一立面内，卡环及绳扣的长度应在吊装时确 保履带吊的钩头与甲板片的重心保持一致，以防止吊点承受侧向弯矩引起变形。 w h p a b 组块各甲板片的重量详见如下表格： 甲板片 e l l o ae l l 0 be l l 0 ce l l 6 ae l l 6 be l l 6 c 重量2 9 1 吨2 6 5 吨2 6 ，9 吨2 8 4 吨3 8 8 吨2 7 3 吨 甲板片 e l 2 0 ae l 2 0 be l 2 0 ce l 2 3 ae l 2 3 be l 2 3 c 重量8 3 吨2 5 6 吨7 6 吨 3 3 1 吨 3 9 7 吨2 87 吨 根据各甲板片的实际尺寸及重量分布，由于e l 2 0 a 、e l 2 0 c 、e l l 0 b 、e l 2 0 b 相对 尺寸较小、重量较轻，因此这4 个甲板片只设计2 个翻身吊点，使用1 台履带吊进行翻 身作业，甲板片翻身后焊接2 个安装吊点，空间组装时使用l 台履带吊，采用4 点吊装 的形式。但是其它8 个甲板片相对尺寸较大、重量较重，因此这8 个甲板片设计有4 个 翻身吊点，使用2 台履带吊进行翻身作业，甲板片翻身后焊接4 个安装吊点，空间组装 - 1 6 工程硕士学位论文秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块建造流程 时使用2 台履带吊，采用8 点吊装的形式。w h p a b 组块各甲板片的翻身吊点及安装吊 点布置详见如下简图： e l l 0 e l l 6 甲板片翻身吊点、安装吊点布置简图 e l l0 a i p 一卜鞘卜铲 怿错攥串 ! 骺簸矧 d1 阱 - 1 7 - 工程硕士学位论文秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块建造流程 e2 0 a e l 2 0 e l 2 3 甲板片翻身吊点、安装吊点布置简图 嚣避砻 津# 剿 苣。i j ；眵i i 划 驯，7| 薹j _ | l 圳 e 。2 0 f i 1 2 0 c 一2 3 a e l 2 3 b 二、吊点强度计算 根据各甲板片的重量分布，尽管e l 2 3 b 片重量最大达3 9 7 吨，由于重量分布不 均，其靠近r o w 一2 方向重量较轻，吊点承重只有1 5 ，4 吨，而靠近r o w - 1 方向则重量 较大，吊点承重约为2 4 3 吨。而e l l 0 b 片重量则为2 65 吨，4 个吊点平均承重约为6 7 吨，因此本文以e l i o b 片为例进行吊点设计及计算。为了便于现场施工，考虑到吊装 时的安全系数，因此各甲板片的所有吊点均按承重2 0 吨设计。根据吊点位置结构形式 工程硕士学位论文 秦皇岛3 2 6 油田井口平台组块建造流程 的不同，设计有2 种翻身吊点、1 种安装吊点，吊点具体形式详见如下简图( 其中“1 ” 型为翻身吊点共4 0 个，“2 ”型为安装吊点共4 0 个，吊点共计8 0 个) ： 吊点强度计算所采用的公式： d = d ，+ 4 f p 。p d l t f p t 。p ( 2 h t ) t 】 o = ( o1 2 + 3t 2 【o 】 其中： d l ：卡环销子直径： d ：吊点孔直径； f p ：吊点孔的挤压应力； p ：载荷、安全系数取1 5 ( 即计算载荷为实际载荷的1 5 倍) t ：吊点板厚度： - ：校核面上同时存在的剪应力： - 1 9 一 工程硕士学位论文 秦皇岛3 2 - 6 油田井口平台组块建造流程 f ，】：容许挤压应力； 【- 】：容许剪应力： o ：容许拉应力。 吊点材料为q 2 3 5 a ，其屈服极限os = 2 4 k g m m 2 由a i s c 规范查得： o = o 6 。s = 1 4 4k g m m 2 f p = 0 9 o s = 2 1 6k g m m 2 【t 】= 0 4 。s = 9 6 k g m m 2 1 1 o 卜1 5 8 4k g m m 2 在进行计算时，吊点按照“1 ”、2 两种类型分剐计算。对于翻身吊点，甲板片 未吊起时，吊点的根部所受的弯矩和剪力最大( g 4 ) ：完全吊起后，吊点承受整个甲 板片的重量，此时吊点所受的拉力最大( 0 2 ) ，所以仅校核这两种工况，计算吊点根 部应力时，以基座型钢的腹板为准，若腹板强度不够再考虑翼缘强度。对于安装吊点， 规定载荷角度( 或称钢索吊装角度) 大于6 0 。 1 型吊点：以e l l 0 b 片为例计算。 已知：g = 2 6 5 0 0 k g ，共2 个吊点， 未吊起时每个吊点平均受力为p i = g 4 = 6 6 2 5k g ，计算载荷p l = 1 5p = 9 9 3 8k g ， 完全吊起后每个吊点平均受力为p 2 = g 2 = 1 3 2 5 0k g ，计算载荷p 2 _ 1 5p t = 1 9 8 7 5k g ， d i x 4 6 m m ，t t = 4 8 r o j n ，t 2 = 1 0 m m ，k 3 5 8 m m ，h = 5 0 m m ， 吊点孔挤压应力：f p = p 2 d l t l = 9 0 1k e m m 2 i v p - 2 1 6k g m m 2 吊点孔剪应力：t = p 2 ( 2 h t l ) = 4 1 4k g m m 2 t = 9 6k g m m 2 吊点根部拉应力：o = p 2 i t 2 = 5 5 5k g m m 2 o 】= 1 4 4k g m m 2 吊点根部剪应力：t1 = p l i t 2 = 2 7 8k g m r a 2 t = 9 6k g m m 2 吊点根部正应力：o ，= m w = 9 ，0 7k g m m 2( 只考虑基座型钢的腹板) ( o1 2 + 3 t i2 ) o5 = 1 0 2 7k g m m 2 1 1