海上平臺用撬塊特點及開發(fā)方法【摘要】本文結(jié)合勝利油田海上平臺撬塊應(yīng)用情況，論述了在平臺上采用撬塊的必要性及特點，提出了撬塊研究內(nèi)容、研究方法和需要的注意事項，對海上撬塊的研究提供了思路?！娟P(guān)鍵詞】海上平臺撬塊研究方法研究內(nèi)容現(xiàn)在能源日趨緊張，海洋石油成為我國石油工業(yè)新的增長點。海洋石油是國家能源工業(yè)的重要領(lǐng)域，目前我國石油增量的70%來自海洋。如何使海上已勘探開發(fā)的油區(qū)開發(fā)快、上產(chǎn)快、見效快，石油裝備的技術(shù)起到了關(guān)鍵的作用。一些平臺工藝復(fù)雜，采用了較多的撬塊，如堤島中心三號生產(chǎn)平臺有橇塊25臺，中海油海洋石油161采油平臺有28套橇塊。如何提高海上平臺目前集成化程度，把多種配套產(chǎn)品整合起來，集結(jié)成為一個緊湊、高質(zhì)量的產(chǎn)品，是海洋平臺設(shè)計必須考慮的問題。本文從實際出發(fā)，提出了撬塊研究內(nèi)容和研究方法。1撬塊的特點撬塊的定義：通過先進(jìn)的設(shè)計理念、計算軟件等方法對各種工藝設(shè)備進(jìn)行打包，使其擁有獨立的功能，可以整體搬遷運移和吊裝。它具有集成度高、占地面積小、控制系統(tǒng)先進(jìn)、設(shè)備噪音小、運行可靠等特點。油氣裝備用撬塊分為：泵類、設(shè)備類、儀表供風(fēng)類和應(yīng)急發(fā)電機組類等。運用撬裝化模塊化進(jìn)行設(shè)計制造的產(chǎn)品與傳統(tǒng)方式相比，有以下顯著特點：（1） 建設(shè)周期縮短：減少了現(xiàn)場的安裝量，有效縮短了項目建設(shè)周期，安裝周期可節(jié)約一半。（2） 可靠性高提高：廠內(nèi)生產(chǎn)、組裝，生產(chǎn)環(huán)境良好，可充分利用工廠的先進(jìn)生產(chǎn)和檢測設(shè)備。（3） 集成度高：集約性決定了設(shè)計緊湊，占地面積小，要求利用有限空間進(jìn)行最佳配置效果。（4） 節(jié)約投資：該方式節(jié)約了制造成本和安裝成本，為業(yè)主節(jié)約了投資。（5） 安裝和操作簡便：便于安裝和遷移，充分簡化其操作程序，有利于運營中的安全生產(chǎn)。2開發(fā)海上平臺撬塊的理由2.1由平臺的特點所決定隨著海洋油氣開發(fā)逐漸向深海推進(jìn)，深海采油平臺的使用越來越普遍，國外平臺建造海域最大水深已達(dá)2000多米。平臺具有施工空間狹小，地理、氣候及工程地質(zhì)條件復(fù)雜、交通不便、遠(yuǎn)離基地、水、電及職工生活供應(yīng)較困難等特點。在這種情況下，按常規(guī)情況進(jìn)行建設(shè)，勢必造成工程造價高、施工周期長、材料能源消耗大。2.2現(xiàn)代設(shè)備快速發(fā)展使撬塊成為可能如傳統(tǒng)流量計在管道安裝中，一般來講，安裝前后直管段的距離要求前10D后5D，但調(diào)整型流量計是一種革命性的差壓式流量計，它具有傳統(tǒng)差壓式流量計結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、便于檢修維護(hù)的優(yōu)點，同時降低了對直管段要求低，對于法蘭對夾型其上游要求1D直管段、下游要求0.5D直管段，對于管道式的，因其結(jié)構(gòu)長度已考慮了對直管段的要求，所以現(xiàn)場安裝無需直管段。2.3拆遷方便、便于維修橇裝裝置具有容易拆遷的特點，特別適合于作油氣田開發(fā)的試采裝置，在試采完畢后，可拆遷搬往其他地方。如果出現(xiàn)損壞，可快速整體更換。2.4節(jié)約空間由于橇裝裝置采用密集型布置，布置緊湊，可大大的減少占用空間。這對于體積龐大，造價昂貴的平臺建設(shè)來說意思十分重大。2.5開發(fā)風(fēng)險小油氣田開發(fā)具有很大的風(fēng)險性，從油氣田地面建設(shè)的歷史中可以看到，有些設(shè)施運轉(zhuǎn)一段時間就處于停產(chǎn)狀態(tài)，在這種情況下，采用橇裝裝置可將這種風(fēng)險降低。3撬塊設(shè)計撬裝式裝置不同于常規(guī)裝置，它設(shè)計的不同點就是撬體的設(shè)計。要將一個裝置的機器、設(shè)備、管線、儀表和電氣設(shè)備組裝起來是項復(fù)雜的設(shè)汁工作，在設(shè)計中要充分考慮到撬體在各種運輸條件和對其尺寸、重量的限制及現(xiàn)場吊裝狀況。3.1設(shè)計方法掌握整個撬塊的工作原理及工藝流程（PFD和PID）。采用模塊化理念，對撬塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和功能模塊劃分，得出了數(shù)個功能模塊。用三維設(shè)計軟件TRIBONM3對模塊進(jìn)行了基于特征的參數(shù)化分模塊建模和優(yōu)化布置，接著將分模塊進(jìn)行裝配，得到完整的實體模型。在分模塊實體模型的基礎(chǔ)上經(jīng)過必要的簡化建立了四面體單元的有限元模型，并利用有限元分析軟件COSMOSWorks計算出分模塊的靜態(tài)特性。對各個模塊進(jìn)行分析，檢查是否滿足設(shè)計要求。在滿足結(jié)構(gòu)強度和剛度的前提下，本著節(jié)約節(jié)約成本的原則對重要支承構(gòu)件優(yōu)化。對設(shè)備進(jìn)行設(shè)計和核算，滿足工藝和撬裝要求。建立測試、調(diào)試程序和流程，通過軟件模擬系統(tǒng)的調(diào)試過程。3.2設(shè)計步驟（1） 撬體設(shè)計：分析整撬模型、設(shè)備布置特點，用SOLIDWORDS建立模型，用COSMOSWORKS進(jìn)行受力分析。（2） 設(shè)備、管線敷設(shè)：撬體完成設(shè)備固定后，首先進(jìn)行設(shè)備的水壓試驗和氣密性試驗，設(shè)備安裝，然后進(jìn)行管線敷設(shè)工作。模塊之間的管線用法蘭連接，減少現(xiàn)場工作量。（3） 電氣、儀表配置：撬內(nèi)獨立的電氣、儀表電纜均采用電纜槽架空安裝在撬體內(nèi)，需要整體鋪設(shè)的留現(xiàn)場敷設(shè)，避免儀表接頭。（4） 設(shè)計適合撬塊吊裝的橫擔(dān)。3.3各個專業(yè)需要的資料（1） 工藝：落實基礎(chǔ)設(shè)計數(shù)據(jù)，進(jìn)行工藝計算，設(shè)計完成PID，完成工藝數(shù)據(jù)表。（2） 機械：落實基礎(chǔ)設(shè)計數(shù)據(jù)，設(shè)備本體計算，完成設(shè)備數(shù)據(jù)表，繪制單體圖，繪制零件圖，進(jìn)行底橇設(shè)計計算，繪制底橇圖，料單，排版圖。（3） 管線：根據(jù)容器單體圖和PID完成3D設(shè)計，局部進(jìn)行應(yīng)力分析，料單安全，如特殊要求，需要進(jìn)行橇內(nèi)噴淋管網(wǎng)計算，噴淋管網(wǎng)圖，料單（4） 電氣：儀表，儀表選型計算，儀表數(shù)據(jù)表，端子圖和安裝圖，電伴熱設(shè)計（計算、圖紙、料單），料單。4撬塊設(shè)計的注意事項（1） 撬內(nèi)設(shè)備、管線的的合理布置，即要保證工藝合理性，又要保證連接管道最省，還要考慮操作性等，千變?nèi)f化，很難找到一個合理的方案。（2） 撬裝設(shè)備的吊裝，是設(shè)計撬裝設(shè)備時一個不可回避的問題，是整撬吊裝還是現(xiàn)場組裝，設(shè)計時應(yīng)考慮，因為不同的吊裝方案，撬架設(shè)計是不一樣的。（3） 撬架設(shè)計在撬裝設(shè)備設(shè)計中是關(guān)鍵，其計算不是難點（參考標(biāo)準(zhǔn)V鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范＞進(jìn)行設(shè)計），但其結(jié)構(gòu)合理設(shè)計是難點，即要結(jié)構(gòu)簡單美觀又要滿足功能要求（如管支架，線槽橋架等合理布置）。參考文獻(xiàn)于慧.海上平臺化學(xué)注人撬裝置的研制與應(yīng)用[J].化工裝備技