海上超級(jí)油氣“處理廠”重生記

　　海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置P67：位居世界最大FPSO（海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置）之列，總長(zhǎng)314米，總寬74米，甲板面積相當(dāng)于3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。最大產(chǎn)油量15萬(wàn)桶/天，儲(chǔ)油量160萬(wàn)桶，天然氣處理能力600萬(wàn)標(biāo)方/天，配有可供158人作業(yè)的生活樓及直升機(jī)平臺(tái)。它的最大排水量達(dá)35萬(wàn)噸，相當(dāng)于“遼寧號(hào)”航空母艦的5倍，最高年產(chǎn)量相當(dāng)于四分之一個(gè)大慶油田，是名副其實(shí)的超級(jí)海上油氣“處理廠”。

　　當(dāng)?shù)貢r(shí)間8月30日，巴西里約港，由中國(guó)首次自主集成的世界級(jí)FPSO——P67正在這里進(jìn)行投產(chǎn)前最后的整船海上聯(lián)動(dòng)調(diào)試工作。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)參與海上聯(lián)調(diào)的中方工作人員介紹，F(xiàn)PSO是當(dāng)今海上油氣田開發(fā)的主流生產(chǎn)裝置，能夠?qū)Ｉ显汀⑻烊粴膺M(jìn)行初步加工、儲(chǔ)存和外輸，是集人員居住與生產(chǎn)指揮系統(tǒng)于一體的綜合性大型海上油氣生產(chǎn)基地，被稱為海上油氣“處理廠”。一個(gè)月后，P67就將駛往巴西東南海域桑托斯盆地鹽下油田進(jìn)行作業(yè)。

　　P67項(xiàng)目經(jīng)理陶付文告訴科技日?qǐng)?bào)記者，與其他形式的石油生產(chǎn)平臺(tái)相比，F(xiàn)PSO采用系泊模式在海面上固定，通常與海底采油系統(tǒng)組成一個(gè)完整的油氣開采、處理、儲(chǔ)存和外輸系統(tǒng)。其作業(yè)原理是通過(guò)海底輸油管線接收從海底油田中采出的原油、天然氣，并在船上進(jìn)行初步加工處理，然后儲(chǔ)存在貨油艙內(nèi)，最后通過(guò)卸載系統(tǒng)輸往穿梭油輪。

　　高壓水射流讓P67“爛尾”換新顏

　　作為我國(guó)為海外承建的工程量最大、最復(fù)雜、技術(shù)要求最高的FPSO項(xiàng)目，P67建設(shè)難度極高，挑戰(zhàn)非常大。陶付文介紹，代號(hào)P67的項(xiàng)目所有者是巴西國(guó)家石油公司。但中途卻因原巴西承包商自身原因而無(wú)法繼續(xù)承建，P67被迫停工。由于情況復(fù)雜，工期緊張，世界各大造船廠望而卻步，不愿承接這個(gè)二手“爛尾”項(xiàng)目。

　　中國(guó)海油旗下海油工程公司認(rèn)為這是挺進(jìn)南美市場(chǎng)的好機(jī)會(huì)，毅然接過(guò)了這個(gè)停滯的“爛尾”項(xiàng)目。由于停止建造長(zhǎng)達(dá)2年之久，其間缺乏維護(hù)保養(yǎng)，當(dāng)P67被拖航至中國(guó)海油青島制造基地時(shí)，海油工程公司發(fā)現(xiàn)這艘“海上巨無(wú)霸”早已銹跡斑斑。

　　“我們首先要對(duì)主甲板1.6萬(wàn)平方米區(qū)域進(jìn)行脫除舊油漆和除銹作業(yè)，鑒于P67是一個(gè)內(nèi)部各種設(shè)備高度密集分布的儲(chǔ)卸油裝置，所以交叉作業(yè)施工的情況非常多，如果采用傳統(tǒng)的噴砂工藝，會(huì)影響FPSO交叉作業(yè)，還會(huì)產(chǎn)生污染。”陶付文說(shuō)。

　　因?yàn)椋瑐鹘y(tǒng)的噴砂工藝是利用高速噴射束將石英砂、金剛砂等噴料，噴射到甲板舊油漆和銹跡表面，使漆皮和銹跡的外表發(fā)生變化，進(jìn)而脫落，達(dá)到去漆除銹的效果。但噴砂會(huì)使噴料粉塵漫天飛揚(yáng)，嚴(yán)重污染港池內(nèi)的海域和空氣環(huán)境，還要花費(fèi)時(shí)間清理，浪費(fèi)人力物力。

　　針對(duì)這種情況，海油工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)數(shù)次深入研究和實(shí)地測(cè)試，最終提出了超2000公斤超高壓水射流技術(shù)，借助高壓水的巨大沖擊力，在甲板涂層下方產(chǎn)生爆破和剪切效果，從而使舊油漆和銹跡剝離主甲板。

　　陶付文高興地說(shuō)：“這項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新突破，一方面不產(chǎn)生粉塵污染，十分環(huán)保；另一方面產(chǎn)生的廢水經(jīng)過(guò)回收、凈化后可循環(huán)利用，無(wú)噴砂工藝的噴料花費(fèi)。一舉攻克了無(wú)塵噴砂和交叉作業(yè)施工兩大難題，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)海洋工程行業(yè)超高壓水射流脫漆除銹的先例。”

　　超聲波精準(zhǔn)檢測(cè)管線裂紋情況

　　一組數(shù)字令人折服。P67檢驗(yàn)技術(shù)負(fù)責(zé)人趙順利介紹，P67使用鋼材約4.5萬(wàn)噸，相當(dāng)于3萬(wàn)輛小汽車的重量，其內(nèi)部各類金屬管線密布。在長(zhǎng)達(dá)兩年多時(shí)間的建設(shè)過(guò)程中，海油工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)需要定期對(duì)金屬管線焊口進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，以檢測(cè)管線焊口或內(nèi)部的裂紋缺陷情況。

　　國(guó)內(nèi)海洋船舶工程領(lǐng)域常用的傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法是射線照射技術(shù)，射線照射檢驗(yàn)是利用射線穿透部件，在部件背面的底片上留下影像，通過(guò)洗片等環(huán)節(jié)將影像顯示出來(lái)，影像黑度的變化情況對(duì)應(yīng)部件內(nèi)部不同程度的缺陷情況。

　　“但是射線檢驗(yàn)存在安全性低、作業(yè)效率低、應(yīng)用靈活度差等諸多缺點(diǎn)。”趙順利表示，工業(yè)射線如果照射到人體，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害，施工中必須進(jìn)行30—50米范圍的警戒隔離，因此通常只能在夜間進(jìn)行作業(yè)，并嚴(yán)禁其他交叉作業(yè)。另外射線檢驗(yàn)拍一道厚壁管線焊口，需要幾十分鐘，有的甚至需要20多個(gè)小時(shí)，工效很低。加上射線照射的設(shè)備相對(duì)笨重，作業(yè)靈活性不高，這些射線檢驗(yàn)的缺點(diǎn)都會(huì)影響項(xiàng)目工期進(jìn)度。

　　趙順利和他的技術(shù)團(tuán)隊(duì)一直在尋找一種可替代射線照射檢驗(yàn)的新方法。在多方探索后，他們找到了超聲相控陣無(wú)損檢測(cè)（PAUT）技術(shù)。PAUT技術(shù)是利用超聲波的折射、反射以及聚焦的特性作為檢測(cè)原理。儀器發(fā)出的超聲波進(jìn)到部件后會(huì)發(fā)生反射，產(chǎn)生的反射波再返回儀器，儀器對(duì)這個(gè)反射波進(jìn)行處理，并以圖像的形式顯示出來(lái)，分析圖像即可得到檢驗(yàn)結(jié)果。

　　“PAUT技術(shù)的優(yōu)勢(shì)完全克服了射線照射的缺陷，在質(zhì)量檢驗(yàn)工效、準(zhǔn)確性、安全性、靈活性上都較射線照射檢驗(yàn)有很大提升。”趙順利告訴記者，PAUT屬于聲波檢測(cè)，無(wú)射線對(duì)人體的輻射傷害，安全性更高，白天晚上都可以作業(yè)。PAUT技術(shù)完成一道焊口的掃查只需幾分鐘，結(jié)果分析也很快，在厚壁管線檢驗(yàn)工效上較射線照射可提高10倍以上。PAUT設(shè)備還非常輕便，使用靈活性更高。例如，PAUT可順利完成P67火炬塔最頂端近130米的超高空檢驗(yàn)作業(yè)，相當(dāng)于40層樓的高度，而射線照射設(shè)備則根本無(wú)法進(jìn)行這種超高空作業(yè)。

　　在一些特殊部件上，PAUT技術(shù)也存在局限，需要技術(shù)攻關(guān)。海油工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)成功克服了PAUT技術(shù)在FPSO小徑管和不銹鋼材料上的應(yīng)用難題，將該技術(shù)應(yīng)用到1寸不銹鋼小管焊口的質(zhì)量檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)了在國(guó)內(nèi)海洋船舶工程領(lǐng)域的首次應(yīng)用，提升檢驗(yàn)效率近10倍。“2017年，PAUT技術(shù)累計(jì)實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)焊口1590道，節(jié)省了6000工時(shí)的檢驗(yàn)時(shí)間，為P67項(xiàng)目的如期交付贏得了寶貴時(shí)間。”趙順利說(shuō)。

　　球形支座預(yù)防連接斷裂

　　目前，P67正在巴西里約港進(jìn)行開采油氣前最后的整船海上聯(lián)動(dòng)調(diào)試工作。P67可在2200米的深海油田作業(yè)，并創(chuàng)下了576公斤氣密試驗(yàn)的業(yè)內(nèi)紀(jì)錄，從調(diào)試情況看，目前全船設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

　　如何穩(wěn)定地把模塊固定在甲板上是一個(gè)世界性難題。P67設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人楊健介紹，由于P67常年在海上作業(yè)，會(huì)受到風(fēng)浪的影響而搖擺不定。國(guó)際通用的是焊接技術(shù)，但在船體長(zhǎng)時(shí)間晃動(dòng)搖擺中會(huì)使連接兩者的焊接開裂。

　　“逢山開路，遇水搭橋。”海油工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)在模塊和甲板墩位的連接處放置了一個(gè)貼合墩位和模塊底部的曲面，稱之為球形支座。同時(shí)，為保證模塊不會(huì)大幅度晃動(dòng)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還特意在前后左右的運(yùn)動(dòng)軌跡上加了相應(yīng)的擋板。這樣一來(lái)，模塊只能在一定范圍內(nèi)來(lái)回滑移，連接再也不會(huì)斷裂。“球形支座是海油工程在國(guó)內(nèi)FPSO業(yè)內(nèi)首次創(chuàng)新應(yīng)用的一種連接模塊和甲板之間的緩沖裝置，安裝平整度誤差不超過(guò)0.2毫米。”楊健說(shuō)。

　　在P67船的一側(cè)安裝了輸油用的立管，為確保這種立管輸送原油的安全性，海油工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)發(fā)起技術(shù)攻關(guān)，首次在國(guó)內(nèi)創(chuàng)新應(yīng)用了定向噴射法蘭保護(hù)罩，這種保護(hù)罩是一種可阻燃、耐腐蝕的設(shè)備，猶如“盔甲”一般，安裝在立管法蘭（軸與軸之間相互連接的零件，用于管端之間的連接）外部，具有被動(dòng)防火的功能。一旦立管上的法蘭連接處出現(xiàn)可燃?xì)怏w泄漏，這種裝置可以自動(dòng)將泄漏氣體導(dǎo)出至船體外側(cè)，并使立管區(qū)免受火災(zāi)影響，大大提高了P67原油生產(chǎn)的安全性。