伴随着海上油田勘探开发,海洋石油工业得到迅猛发展,海上作业平台正向大型化、集约化方向发展,海洋平台上部组块结构物的整体重量也随之增加。高速发展的海上油气田开发,对海上超大型平台的安装技术及作业能力提出了更高要求,传统海上平台安装方式面临着前所未有的挑战,制约了中国海洋资源勘探开采事业的快速发展。
传统海上结构物的安装主要有自安装和吊装两种方式。
自安装是指平台不需要借用外部资源设备,在预定海域依靠自身设备能力安装到位,如中国海洋石油总公司(以下简称中海油)渤中3-2自升式生产储油平台,靠自身的桩腿及升降装置实施升船,达到作业要求。该方法不需要借用浮吊等稀缺资源,节省了平台的安装费用。但是,该方法受水深和油田产能的限制较大,适合用于浅水小型油田。因此,自安装平台在较深海域大规模推广应用较为困难。
吊装又分为分块吊装和整体吊装两种方式。
分块吊装,将平台上部结构分成若干组块,分别吊装到下部基础上焊接固定。重量近万吨的大型平台组块通常需要分成五六个子块,陆地单独建造,海上分别吊装拼接。这种安装由于各分块间界面繁多、接口复杂,给组块设计、建造、连接、调试带来极大不便,并且安装作业时间长,通常万吨级组块分块吊装安装的海上作业时间长达一个半月,海上调试时间超过三个月,安装投资巨大且影响生产进度。
整体吊装需动用大型的起重船,将上部组块整体吊起放到平台下部结构上,实施焊接安装。受到浮吊起吊能力、结构强度和结构物尺寸、巨型起重船数量(很少)、使用费用等因素的限制,用该方法安装大型平台组块难度和成本较高,且不能用于超大型模块整体吊装。目前,世界最大起重船的静态起重能力为14 200吨,且万吨级以上的只有两艘,属于国外公司所有,均在国外作业。
要加快海洋石油发展,就必须改变传统的油田开发方式,寻找更经济、更快速的开发方案。因此,浮托法安装技术应运而生,浮托法是万吨级组块整体安装的最佳解决方案。