立式建造导管架井口导向尺寸控制方法
时间：2020-09-12 04:13:35 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要：导管架建造过程需精确控制井口导向尺寸和井口同心度，以保证海上施工隔水套管顺利安装。以某项目导管架建造为例，给出了立式建造导管架井口导向预制阶段平面组对尺寸控制方法，总装阶段建立导管架总装建造基准线，基于基准线控制井口导向片空间组对尺寸和井口同心度，为导管架施工建造提供指导。
Abstract：
The guide dimension and concentricity of the wellhead should be controlled accurately during the construction of the jacket， so as to ensure the installation of the water proof sleeve. Taking the jacket construction as an example， the dimension control method for plane group in vertical construction jacket wellhead guided prefabrication is presented， during the site assembly stage， the base line of the jacket assembly is established， and the dimension and concentricity of the wellhead are controlled based on the base line， which provides guidance for the construction of jacket.
关键词：导管架;井口导向;尺寸控制;同心度
Key words：
jacket;wellhead guidance;dimension control;concentricity
中图分类号：TE54 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）25-0120-03
0 引言
随着海洋石油增储上产计划的深入实施，桩基式海上石油平台的需求日渐增大，桩基式海上石油平台依据水深分为浅水型导管架平台（水深50m以内）、较深水型导管架平台（水深50-200m）和深水型导管架平台（水深200m以上）[1-2]。受结构吨位、结构形式、吊装能力等因素影响，浅水型导管架多采取直立建造方式，较深水型和深水型导管架多采取卧式建造方式。
导管架井口导向数量多，焊道数量大，空间结构呈多层同心分布，涉及平面组对和空间组对及共线度等，需严格控制井口导向尺寸，以保证后续隔水套管顺利安装[3]。张士舰等提出了基于最小二乘法计算井口同心度的计算方法[4]，孙云虎等通过建立数学模型分析尺寸误差，实现了PY30-1导管架7层井口同心度的控制[5]，张士舰等通过增加导向内皮、外皮测量数据点，提高导向空间测量精度[6]。上述研究侧重于井口导向同心度的计算方法和测量数据精度的改善，未充分考虑井口导向预制平面组对尺寸控制和导管架的建造特点。本文某导管架，结合该导管架立式建造特点，给出了立式建造导管架井口导向尺寸控制的一般方法。
1 研究对象
该导管架模型如图1所示，该导管架有8根导管（4根单倾，倾度为1：10;4根双倾，倾度为1：7.07），三层水平片，分别为-27.7m、-10m和+6m，井口片位于3轴与4轴之间，分别为-10m和+6m，各有40个井口导向。导管直径分别为2286mm，2300mm，2350mm，2370mm四种。导管架基本总体信息参见表1。
2 预制阶段尺寸控制
井口导向片的预制分为结构管预制和井口导向安装预制阶段，分别针对焊前、焊后两个节点进行尺寸控制，根据项目技术规格书要求，井口片水平度12mm，杆件长度±10mm，跨距尺寸±10mm，对角线尺寸±19mm。测量仪器为徕卡TS60型全站仪，该全站仪精度指标为1+1.5ppm。本文以+6000井口片预制为例，详述井口片预制阶段尺寸控制方法。
2.1 井口导向水平片尺寸控制
该层井口片由两根长拉筋和若干零散拉筋构成，整体结构形式成规则矩形结构，依据预制尺寸控制程序，需要对片结构进行焊前和焊后阶段测量，预留焊接余量，控制焊接收缩。在进行焊前尺寸测量时，需要在两根长拉筋管端部最高点处反出最高线，离管端坡口100mm处做测量标记A、C、D、F，需要注意的是最高点一定反定准确，否则就会出现跨距尺寸变大或变小，无法准确预留出焊接收缩量，容易引起焊接收缩导致数据超差。井口导向片焊后尺寸测量数据如图2所示，同时要控制对角线的长度，控制两个长拉筋的相对偏移，以防止错位。焊前阶段，跨距尺寸需要根據焊道的数量进行控制，必须比理论数值要大。
2.2 井口导向尺寸控制
井口导向片预制完成后，下一步需要安装井口导向，井口导向一般比较多，此井口片有40个井口导向，需要严格控制每个井口导向相对于片中心基准线的偏移，依据项目技术规格书要求，偏移公差要求为±6mm。与井口片焊前一样，需要控制焊接收缩量。井口导向焊后尺寸测量结果如图3所示。
在预制片井口导向焊后尺寸测量合格后，为实现总装过程对井口导向片及井口导向尺寸控制，需在结构片两根长拉筋杆件外侧90°水平位置反定测量标记位置点，一般做法是选取各自杆件的端部最高点作为参考基准，然后沿着圆管管壁向水平外侧位置量取圆管周长的四分之一，作为90°水平外侧位置测量标记点。
3 总装阶段尺寸控制
导管架建造一般通过布置三维坐标控制网控制导管架空间尺寸[7]，该方法需在地基稳固处制作永久测量坐标站，造价高，且受限于现场建造条件，多有视线不通视情况。基于WHPV导管架立式建造、相对尺寸小的特点，在导管架所在两侧滑道水泥垫墩上或者水泥地面的钢条上，建立几何关系平行的两条基准线。该方法成本低、位置相对稳固、应用灵活，可实现导管架单侧利用基准线进行空间定位，避免了导管架滑道两侧关联测量，为保证基准线精度，本文借助高精度徕卡TS60型全站仪，进行盘左、盘右多测回观测方法，确保基准线精度。
3.1 单层井口导向尺寸控制
单层井口导向尺寸控制不仅需要控制拉筋的位置和标高，更要控制每个井口导向相对于基准线的偏移，以防止整体超差。借鉴张士舰等人的经验，分别参考基准线在导管架两侧测量井口导向偏移，取井口导向内皮无导向槽位置和对应外皮位置，均匀采集6-8个点，拟合最佳圆心计算各导向偏移。EL（+）6000焊后井口导向尺寸控制如图6所示，需要注意的是在焊前阶段要预留出焊接收缩量，防止焊接收缩超差。
3.2 多层井口导向尺寸控制
导管架建造过程中，多层井口导向同心度决定了海上施工时隔水套管能否顺利插入，为导管架建造过程中的重点监控节点。通过将各层井口导向拟合为最佳一条直线，计算各井口导向相对于该直线的偏离距离，即为各层井口导向同心度。必须严格控制各层井口中心到最佳直线的距离不能超过技术规格书中所规定公差要求，防止一层井口同心度控制偏差引起整体井口最佳直线的偏移。井口同心度的控制分为井口平面预制组队控制和井口空间组对控制，井口平面预制控制是基础性的工作，必须严格控制。井口的空间组对控制要利用大型导管架建造尺寸误差分析系统软件进行分析，建立数学模型。井口同心度的好坏关系到海上能否正确安装隔水套管，所以必须严格控制各层井口的中心，以免海上施工出现重大失误。本文将多层井口导向圆心计算出来，然后拟合最佳基准线，以最佳基准线判断井口同心度，如图5所示。
4 结论
本文简介了导管架一般建造形式，并以立式建造井口平台导管架建造为例，从导管架井口导向片预制焊前、焊后尺寸控制，总装基准的建立，总装阶段井口导向预制安装焊前、焊后尺寸控制及井口导向总装阶段尺寸控制等几个方面详述了导管架井口导向尺寸控制方法及注意事项，对导管架井口导向的预制及总装具有现实指导意义。
参考文献：
[1]侯金林，于春洁，沈晓鹏.深水导管架结构设计与安装技术研究——以荔湾3-1气田中心平台导管架为例[J].中国海上油气，2013，25（6）：93-97.
[2]王圣強，陶付文，张建峰，等.大型深水导管架陆地建造方法[J].山西建筑，2015，41（03）：91-92.
[3]杜建港.隔水套管支撑井口平台关键技术研究[D].天津大学，2012.
[4]张士舰，李海峰，白鲲.大型深水导管架井口导向同心度的计算方法[C]//海洋工程学术会议.2007：382-385.
[5]孙云虎.大型导管架井口同心度控制方法探讨[C]//海洋工程学术会议.2011：1662-1666.
[6]张士舰，杨青峰，李小红，等.一种精确测量深水导管架井口导向空间位置的新方法[J].石油工程建设，2019，45（1）：88-92.
[7]刘荣坤，杨青峰，李家军，等.三维坐标控制网在大型模块尺寸控制中的应用[J].海洋工程装备与技术，2018，5（04）：274-277.
