CN115162390A - 一种位于海床泥面下的油气生产湿式沉箱对接安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种位于海床泥面下的油气生产湿式沉箱对接安装方法，该对接安装方法操作简单，施工技术成熟，安装精度高，减少了对特种施工设备的使用，突破“卡脖子”技术，实现了钢圆筒与沉箱的精准对接，避免了海管开孔的水下切割带来的经济成本和操作难度，有益于提高油气生产湿式沉箱的结构完整性，可应用于各类钢圆筒支护沉箱的水下对接就位，在渤海通航区域内的油田开发中具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种位于海床泥面下的油气生产湿式沉箱对接安装方法，属于海洋工程技术领域。
背景技术
在渤海通航区域内，为了保障通航安全，交通部门不允许在该区域内建立高于海床泥面的海洋工程开发设施。因此，通航区目标油田采用海床泥面下的水下生产***，安装防护结构加以保护，以减少对于航路的干扰，有效破解油田开发的环境因素限制。针对海床泥面下沉箱防护***，通常采用钢圆筒进行地基支护，沉箱被置于钢圆筒内，在进行沉箱安装时，需要严格控制沉箱与钢圆筒之间对接的精度，保证沉箱底板井口位置及侧壁管线孔洞与钢圆筒内壁预留孔洞对齐，以保证钻井作业和管汇安装的顺利进行。但是，现有的湿式沉箱的对接方法无法满足安装精度需求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种位于海床泥面下的油气生产湿式沉箱对接安装方法，具有施工技术成熟、安装精度高等特点，解决渤海通航区水下生产***防护设施安装问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种位于海床泥面下的油气生产湿式沉箱对接安装方法，包括如下步骤：
S1.根据油气生产湿式防护结构的大小，在施工位置开挖基坑；
S2.将钢圆筒置于所述基坑内并振沉至泥面以下，所述钢圆筒包括下部圆筒、中部圆筒和上部圆筒，且所述下部圆筒的上端位于所述基坑内，所述下部圆筒的高度不小于沉箱的高度；
S3.拆除所述钢圆筒的上部圆筒，只保留泥面以下部分，即所述钢圆筒的中部圆筒和下部圆筒；
S4.在所述钢圆筒内开挖至泥面下预定深度；
S5.在所述钢圆筒内基床铺设碎石垫层，潜水员入水进行水下基床整平形成沉箱基础；
S6.半潜驳拖运所述沉箱和起重船分别就位，所述起重船吊起吊装架，将所述吊装架与所述沉箱连接；
S7.所述半潜驳压水下潜到距离所述沉箱顶部1m位置，所述起重船开始起吊所述沉箱，直到所述沉箱全部淹没到水下后所述半潜驳停止下潜，所述起重船将所述沉箱完全吊起并保持所述沉箱顶面露出水面0.5m左右；所述半潜驳继续下潜至半潜驳甲板与所述沉箱底完全脱离，停止下潜；
S8.所述起重船收放锚缆，根据水下声学定位***的指示，将所述沉箱吊运至所述钢圆筒正上方；
S9.所述沉箱下沉至与所述钢圆筒顶面齐平，潜水员水下观察所述沉箱位置并指挥调整所述沉箱位置，使所述沉箱的导向装置进入所述钢圆筒；继续下沉至距离沉箱基础1m位置，调整所述沉箱平面扭角，使所述沉箱外壁的第一限位装置与所述钢圆筒内壁的第二限位装置重合；所述沉箱继续下沉，安装就位；
S10.潜水员分别检查所述沉箱底板井口位置及侧壁的电缆、管线孔洞位置，确认对正后将所述沉箱与吊具分离，指挥所述起重船将吊装架吊出水面，所述沉箱安装完成；
S11.进行钻井作业，完成管汇连接、电缆连接工作；
S12.完成所述沉箱盖板的安装；
S13.回填基坑将所述沉箱埋入泥面下。
所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，优选地，在上述步骤S2中，将所述钢圆筒振沉至泥面以下的深度不小于所述沉箱的高度。
所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，优选地，在上述步骤S4中，所述预定深度不小于所述沉箱的高度；
在上述步骤S5中，所述碎石垫层厚度约为0.8m。
所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，优选地，在上述步骤S6中，基床抛石采用5000t方驳施工，配置反铲机械抛填，且在抛填前，方驳预先抛锚定位。
所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，优选地，在上述步骤S6中，基床的整平采用潜水工水下放钢轨，钢轨上摆刮杠，移动刮杠过程中钢轨间填碎石的方法进行整平，具体为：整平船通过GPS定位***初步定位，通过GPS接收天线进行单点定位及高程控制，指挥潜水员放置前、后两条钢轨于待整平基床面；两组潜水员下潜，将刮杠横向放置在前轨与后轨的轨道面上，潜水员指挥补抛碎石，通过刮杠把碎石铺放在块石的空隙里，完成细平后，需重新复测钢轨的标高是否发生变化，如有变化应再次进行碎石填补，且保证补抛的碎石层厚度不能超过5cm。
所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，优选地，在上述步骤S7中，所述半潜驳下水过程中各水仓的压水顺序及压水量要满足整个船体的平衡和稳定要求。
所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，优选地，在上述步骤S8中，至少两个所述水下声学定位***安装在在所述沉箱的顶部，用于使所述沉箱初定位在所述钢圆筒正上方。
所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，优选地，在上述步骤S9中，在所述沉箱外侧设置所述导向装置，所述导向装置采用直径50cm钢管，所述钢管的顶、底端呈锥型，单根长度3m，沿所述沉箱的外壁均匀布置4根，并焊接到所述沉箱的外壁预埋件上，保证所述沉箱与外侧钢圆筒的间距准确。
所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，优选地，在上述步骤S9中，所述第一限位装置和第二限位装置采用20mm钢板制作，在所述沉箱和钢圆筒预制期间，所述第一限位装置焊接在所述沉箱的盖板向下50cm处的外壁上，所述第二限位装置焊接在与所述第一限位装置相对应的所述钢圆筒的内壁上。
所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，优选地，在上述步骤S12中，所述起重船起吊盖板，初步定位将所述盖板下沉至距离所述沉箱顶面1m位置停止；潜水员水下观察所述盖板与所述沉箱的位置并进行调整，准确无误后，将所述盖板安装到所述沉箱顶部；所述沉箱内设备检查无误后，将4个井口盖板和人孔盖板安装完成。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明提供的对接安装方法操作简单，施工技术成熟，安装精度高，减少了对特种施工设备的使用，突破“卡脖子”技术，实现了钢圆筒与沉箱的精准对接，避免了海管开孔的水下切割带来的经济成本和操作难度，有益于提高油气生产湿式沉箱的结构完整性，可应用于各类钢圆筒支护沉箱的水下对接就位，在渤海通航区域内的油田开发中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的抛石船定位示意图；
图2为本发明的基床整平示意图；
图3为本发明沉箱的水下声学定位***和导向装置示意图；
图4为本发明沉箱和圆钢筒的限位装置示意图；
图5为本发明沉箱和圆钢筒的限位装置另一示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的***或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“装配”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
一种位于海床泥面下的油气生产湿式沉箱对接安装方法，包括如下步骤：
S1.根据油气生产湿式防护结构的大小，在施工位置开挖基坑；
S2.将钢圆筒置于基坑内并振沉至泥面以下，钢圆筒包括下部圆筒、中部圆筒和上部圆筒，且下部圆筒的上端位于基坑内，下部圆筒的高度不小于沉箱的高度；
S3.拆除钢圆筒的上部圆筒，只保留泥面以下部分，即钢圆筒的中部圆筒和下部圆筒；
S4.在钢圆筒内开挖至泥面下预定深度；
S5.在钢圆筒内基床铺设碎石垫层，潜水员入水进行水下基床整平形成沉箱基础；
S6.半潜驳拖运沉箱和起重船分别就位，起重船吊起吊装架，将吊装架与沉箱连接；
S7.半潜驳压水下潜到距离沉箱顶部1m位置，起重船开始起吊沉箱，直到沉箱全部淹没到水下后半潜驳停止下潜，起重船将沉箱完全吊起并保持沉箱顶面露出水面0.5m左右；半潜驳继续下潜至半潜驳甲板与沉箱底完全脱离，停止下潜；
S8.起重船收放锚缆，根据水下声学定位***的指示，将沉箱吊运至钢圆筒正上方；
S9.沉箱下沉至与钢圆筒顶面齐平，潜水员水下观察沉箱位置并指挥调整沉箱位置，使沉箱的导向装置进入钢圆筒；继续下沉至距离沉箱基础1m位置，调整沉箱平面扭角，使沉箱外壁的第一限位装置与钢圆筒内壁的第二限位装置重合；沉箱继续下沉，安装就位；
S10.潜水员分别检查沉箱底板井口位置及侧壁的电缆、管线孔洞位置，确认对正后将沉箱与吊具分离，指挥起重船将吊装架吊出水面，沉箱安装完成；
S11.进行钻井作业，完成管汇连接、电缆连接等工作；
S12.完成沉箱盖板的安装；
S13.回填基坑将沉箱埋入泥面下。
上述实施例中，优选地，在上述步骤S2中，将钢圆筒振沉至泥面以下的深度不小于沉箱的高度。
上述实施例中，优选地，在上述步骤S4中，预定深度不小于沉箱的高度。
上述实施例中，优选地，在上述步骤S5中，碎石垫层厚度约为0.8m。
上述实施例中，优选地，如图1所示，在上述步骤S6中，基床抛石采用5000t方驳施工，配置反铲机械抛填，且在抛填前，方驳预先抛锚定位。
上述实施例中，优选地，如图2所示，在上述步骤S6中，基床的整平采用潜水工水下放钢轨，钢轨上摆刮杠，移动刮杠过程中钢轨间填碎石的方法进行整平，具体为：整平船通过GPS定位***初步定位，通过GPS接收天线进行单点定位及高程控制，指挥潜水工放置前、后两条钢轨于待整平基床面；两组潜水员下潜，将刮杠横向放置在前轨与后轨的轨道面上，潜水员指挥补抛碎石，通过刮杠把碎石铺放在块石的空隙里，完成细平后，需重新复测钢轨的标高是否发生变化，如有变化应再次进行碎石填补，且保证补抛的碎石层厚度不能超过5cm。
上述实施例中，优选地，在上述步骤S7中，半潜驳下水过程中各水仓的压水顺序及压水量要满足整个船体的平衡和稳定要求。
上述实施例中，优选地，如图3所示，在上述步骤S8中，至少两个水下声学定位***2安装在在沉箱1的顶部，用于使沉箱1初定位在钢圆筒正上方。
上述实施例中，优选地，在上述步骤S9中，在沉箱1外侧设置导向装置6，导向装置6采用直径50cm钢管，钢管的顶、底端呈锥型，单根长度3m，沿沉箱1的外壁均匀布置4根，并焊接到沉箱1的外壁预埋件上，保证沉箱1与外侧钢圆筒的间距准确。
上述实施例中，优选地，如图4、图5所示，在上述步骤S9中，第一限位装置4和第二限位装置5采用20mm钢板制作，在沉箱1和钢圆筒3预制期间，第一限位装置4焊接在沉箱1的盖板11向下50cm处的外壁上，第二限位装置5焊接在与第一限位装置4相对应的钢圆筒3的内壁上。
上述实施例中，优选地，在上述步骤S12中，起重船起吊盖板，初步定位将盖板下沉至距离沉箱顶面1m位置停止。潜水员水下观察盖板与沉箱的位置并进行调整，准确无误后，将盖板安装到沉箱顶部。沉箱内设备检查无误后，将4个井口盖板和人孔盖板安装完成。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种位于海床泥面下的油气生产湿式沉箱对接安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.根据油气生产湿式防护结构的大小，在施工位置开挖基坑；
S2.将钢圆筒置于所述基坑内并振沉至泥面以下，所述钢圆筒包括下部圆筒、中部圆筒和上部圆筒，且所述下部圆筒的上端位于所述基坑内，所述下部圆筒的高度不小于沉箱的高度；
S3.拆除所述钢圆筒的上部圆筒，只保留泥面以下部分，即所述钢圆筒的中部圆筒和下部圆筒；
S4.在所述钢圆筒内开挖至泥面下预定深度；
S5.在所述钢圆筒内基床铺设碎石垫层，潜水员入水进行水下基床整平形成沉箱基础；
S6.半潜驳拖运所述沉箱和起重船分别就位，所述起重船吊起吊装架，将所述吊装架与所述沉箱连接；
S7.所述半潜驳压水下潜到距离所述沉箱顶部1m位置，所述起重船开始起吊所述沉箱，直到所述沉箱全部淹没到水下后所述半潜驳停止下潜，所述起重船将所述沉箱完全吊起并保持所述沉箱顶面露出水面0.5m左右；所述半潜驳继续下潜至半潜驳甲板与所述沉箱底完全脱离，停止下潜；
S8.所述起重船收放锚缆，根据水下声学定位***的指示，将所述沉箱吊运至所述钢圆筒正上方；
S9.所述沉箱下沉至与所述钢圆筒顶面齐平，潜水员水下观察所述沉箱位置并指挥调整所述沉箱位置，使所述沉箱的导向装置进入所述钢圆筒；继续下沉至距离沉箱基础1m位置，调整所述沉箱平面扭角，使所述沉箱外壁的第一限位装置与所述钢圆筒内壁的第二限位装置重合；所述沉箱继续下沉，安装就位；
S10.潜水员分别检查所述沉箱底板井口位置及侧壁的电缆、管线孔洞位置，确认对正后将所述沉箱与吊具分离，指挥所述起重船将吊装架吊出水面，所述沉箱安装完成；
S11.进行钻井作业，完成管汇连接、电缆连接工作；
S12.完成所述沉箱盖板的安装；
S13.回填基坑将所述沉箱埋入泥面下。
2.根据权利要求1所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，其特征在于，在上述步骤S2中，将所述钢圆筒振沉至泥面以下的深度不小于所述沉箱的高度。
3.根据权利要求1所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，其特征在于，在上述步骤S4中，所述预定深度不小于所述沉箱的高度；
在上述步骤S5中，所述碎石垫层厚度约为0.8m。
4.根据权利要求1所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，其特征在于，在上述步骤S6中，基床抛石采用5000t方驳施工，配置反铲机械抛填，且在抛填前，方驳预先抛锚定位。
5.根据权利要求4所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，其特征在于，在上述步骤S6中，基床的整平采用潜水工水下放钢轨，钢轨上摆刮杠，移动刮杠过程中钢轨间填碎石的方法进行整平，具体为：整平船通过GPS定位***初步定位，通过GPS接收天线进行单点定位及高程控制，指挥潜水员放置前、后两条钢轨于待整平基床面；两组潜水员下潜，将刮杠横向放置在前轨与后轨的轨道面上，潜水员指挥补抛碎石，通过刮杠把碎石铺放在块石的空隙里，完成细平后，需重新复测钢轨的标高是否发生变化，如有变化应再次进行碎石填补，且保证补抛的碎石层厚度不能超过5cm。
6.根据权利要求1所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，其特征在于，在上述步骤S7中，所述半潜驳下水过程中各水仓的压水顺序及压水量要满足整个船体的平衡和稳定要求。
7.根据权利要求1所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，其特征在于，在上述步骤S8中，至少两个所述水下声学定位***(2)安装在在所述沉箱(1)的顶部，用于使所述沉箱(1)初定位在所述钢圆筒正上方。
8.根据权利要求1所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，其特征在于，在上述步骤S9中，在所述沉箱(1)外侧设置所述导向装置(6)，所述导向装置(6)采用直径50cm钢管，所述钢管的顶、底端呈锥型，单根长度3m，沿所述沉箱(1)的外壁均匀布置4根，并焊接到所述沉箱(1)的外壁预埋件上，保证所述沉箱(1)与外侧钢圆筒的间距准确。
9.根据权利要求1所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，其特征在于，在上述步骤S9中，所述第一限位装置(4)和第二限位装置(5)采用20mm钢板制作，在所述沉箱(1)和钢圆筒(3)预制期间，所述第一限位装置(4)焊接在所述沉箱(1)的盖板(11)向下50cm处的外壁上，所述第二限位装置(5)焊接在与所述第一限位装置(4)相对应的所述钢圆筒(3)的内壁上。
10.根据权利要求1所述的油气生产湿式沉箱对接安装方法，其特征在于，在上述步骤S12中，所述起重船起吊盖板，初步定位将所述盖板下沉至距离所述沉箱顶面1m位置停止；潜水员水下观察所述盖板与所述沉箱的位置并进行调整，准确无误后，将所述盖板安装到所述沉箱顶部；所述沉箱内设备检查无误后，将4个井口盖板和人孔盖板安装完成。
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