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【摘要】本文结合胜利油田海上平台撬块应用情况，论述了在平台上采用撬块的必要性及特点，提出了撬块研究内容、研究方法和需要的注意事项，对海上撬块的研究提供了思路。
【关键词】海上平台 撬块 研究方法 研究内容
现在能源日趋紧张，海洋石油成为我国石油工业新的增长点。海洋石油是国家能源工业的重要领域，目前我国石油增量的70%来自海洋。如何使海上已勘探开发的油区开发快、上产快、见效快，石油装备的技术起到了关键的作用。一些平台工艺复杂，采用了较多的撬块，如埕岛中心三号生产平台有橇块25台，中海油海洋石油161采油平台有28套橇块。如何提高海上平台目前集成化程度，把多种配套产品整合起来，集结成为一个紧凑、高质量的产品，是海洋平台设计必须考虑的问题。本文从实际出发，提出了撬块研究内容和研究方法。
1 撬块的特点
撬块的定义：通过先进的设计理念、计算软件等方法对各种工艺设备进行打包，使其拥有独立的功能，可以整体搬迁运移和吊装。它具有集成度高、占地面积小、控制系统先进、设备噪音小、运行可靠等特点。油气装备用撬块分为：泵类、设备类、仪表供风类和应急发电机组类等。运用撬装化模块化进行设计制造的产品与传统方式相比，有以下显著特点：
（1）建设周期缩短：减少了现场的安装量，有效缩短了项目建设周期，安装周期可节约一半。
（2）可靠性高提高：厂内生产、组装，生产环境良好，可充分利用工厂的先进生产和检测设备。
（3）集成度高：集约性决定了设计紧凑，占地面积小，要求利用有限空间进行最佳配置效果。
（4）节约投资：该方式节约了制造成本和安装成本，为业主节约了投资。
（5）安装和操作简便：便于安装和迁移，充分简化其操作程序，有利于运营中的安全生产。
2 开发海上平台撬块的理由
2.1 由平台的特点所决定
随着海洋油气开发逐渐向深海推进，深海采油平台的使用越来越普遍，国外平台建造海域最大水深已达2000多米。平台具有施工空间狭小，地理、气候及工程地质条件复杂、交通不便、远离基地、水、电及职工生活供应较困难等特点。在这种情况下，按常规情况进行建设，势必造成工程造价高、施工周期长、材料能源消耗大。
2.2 现代设备快速发展使撬块成为可能
如传统流量计在管道安装中，一般来讲，安装前后直管段的距离要求前10D后5D，但调整型流量计是一种革命性的差压式流量计，它具有传统差压式流量计结构简单、安全可靠、便于检修维护的优点，同时降低了对直管段要求低，对于法兰对夹型其上游要求1D直管段、下游要求0.5D直管段，对于管道式的，因其结构长度已考虑了对直管段的要求，所以现场安装无需直管段。
2.3 拆迁方便、便于维修
橇装装置具有容易拆迁的特点，特别适合于作油氣田开发的试采装置，在试采完毕后，可拆迁搬往其他地方。如果出现损坏，可快速整体更换。
2.4 节约空间
由于橇装装置采用密集型布置，布置紧凑，可大大的减少占用空间。这对于体积庞大，造价昂贵的平台建设来说意思十分重大。2.5 开发风险小
油气田开发具有很大的风险性，从油气田地面建设的历史中可以看到，有些设施运转一段时间就处于停产状态，在这种情况下，采用橇装装置可将这种风险降低。
3 撬块设计
撬装式装置不同于常规装置，它设计的不同点就是撬体的设计。要将一个装置的机器、设备、管线、仪表和电气设备组装起来是项复杂的设汁工作，在设计中要充分考虑到撬体在各种运输条件和对其尺寸、重量的限制及现场吊装状况。
3.1 设计方法
掌握整个撬块的工作原理及工艺流程（PFD和PID）。采用模块化理念，对撬块进行结构分析和功能模块划分，得出了数个功能模块。用三维设计软件TRIBON M3对模块进行了基于特征的参数化分模块建模和优化布置，接着将分模块进行装配，得到完整的实体模型。在分模块实体模型的基础上经过必要的简化建立了四面体单元的有限元模型，并利用有限元分析软件 COSMOSWorks计算出分模块的静态特性。对各个模块进行分析，检查是否满足设计要求。在满足结构强度和刚度的前提下，本着节约节约成本的原则对重要支承构件优化。对设备进行设计和核算，满足工艺和撬装要求。建立测试、调试程序和流程，通过软件模拟系统的调试过程。
3.2 设计步骤
（1）撬体设计：分析整撬模型、设备布置特点，用SOLIDWORDS建立模型，用COSMOSWORKS进行受力分析。
（2）设备、管线敷设：撬体完成设备固定后，首先进行设备的水压试验和气密性试验，设备安装，然后进行管线敷设工作。模块之间的管线用法兰连接，减少现场工作量。
（3）电气、仪表配置：撬内独立的电气、仪表电缆均采用电缆槽架空安装在撬体内，需要整体铺设的留现场敷设，避免仪表接头。
（4）设计适合撬块吊装的横担。
3.3 各个专业需要的资料
（1）工艺：落实基础设计数据，进行工艺计算，设计完成PID，完成工艺数据表。
（2）机械：落实基础设计数据，设备本体计算，完成设备数据表，绘制单体图，绘制零件图，进行底橇设计计算，绘制底橇图，料单，排版图。
（3）管线：根据容器单体图和PID完成3D设计，局部进行应力分析，料单
安全，如特殊要求，需要进行橇内喷淋管网计算，喷淋管网图，料单
（4）电气：仪表，仪表选型计算，仪表数据表，端子图和安装图，电伴热设计（计算、图纸、料单），料单。
4 撬块设计的注意事项
（1）撬内设备、管线的的合理布置，即要保证工艺合理性，又要保证连接管道最
省，还要考虑操作性等，千变万化，很难找到一个合理的方案。
（2）撬装设备的吊装，是设计撬装设备时一个不可回避的问题，是整撬吊装还是现场组装，设计时应考虑，因为不同的吊装方案，撬架设计是不一样的。
（3）撬架设计在撬装设备设计中是关键，其计算不是难点（参考标准<钢结构设计规范>进行设计），但其结构合理设计是难点，即要结构简单美观又要满足功能要求（如管支架，线槽桥架等合理布置）。
参考文献
[1] 于慧.海上平台化学注人撬装置的研制与应用[J].化工装备技术，2000，（3）
[2] 刘建华.橇装式油气分离装置在海上油轮的应用[J].安全、健康和环境，2005，（10）
[3] 张乃骞.橇装装置的发展及橇装特点[J].天然气与石油，1996，（3）
[4] 赵树査.撬装式轻烃回收装置的设计与安装[J].石油工程建设，1990，（4）
作者简介
杜焕昌（1977.09-），工程师， 2002年6月毕业于河北建筑科技学院，从事项目管理和撬块等设计工作。
【关键词】海上平台 撬块 研究方法 研究内容
现在能源日趋紧张，海洋石油成为我国石油工业新的增长点。海洋石油是国家能源工业的重要领域，目前我国石油增量的70%来自海洋。如何使海上已勘探开发的油区开发快、上产快、见效快，石油装备的技术起到了关键的作用。一些平台工艺复杂，采用了较多的撬块，如埕岛中心三号生产平台有橇块25台，中海油海洋石油161采油平台有28套橇块。如何提高海上平台目前集成化程度，把多种配套产品整合起来，集结成为一个紧凑、高质量的产品，是海洋平台设计必须考虑的问题。本文从实际出发，提出了撬块研究内容和研究方法。
1 撬块的特点
撬块的定义：通过先进的设计理念、计算软件等方法对各种工艺设备进行打包，使其拥有独立的功能，可以整体搬迁运移和吊装。它具有集成度高、占地面积小、控制系统先进、设备噪音小、运行可靠等特点。油气装备用撬块分为：泵类、设备类、仪表供风类和应急发电机组类等。运用撬装化模块化进行设计制造的产品与传统方式相比，有以下显著特点：
（1）建设周期缩短：减少了现场的安装量，有效缩短了项目建设周期，安装周期可节约一半。
（2）可靠性高提高：厂内生产、组装，生产环境良好，可充分利用工厂的先进生产和检测设备。
（3）集成度高：集约性决定了设计紧凑，占地面积小，要求利用有限空间进行最佳配置效果。
（4）节约投资：该方式节约了制造成本和安装成本，为业主节约了投资。
（5）安装和操作简便：便于安装和迁移，充分简化其操作程序，有利于运营中的安全生产。
2 开发海上平台撬块的理由
2.1 由平台的特点所决定
随着海洋油气开发逐渐向深海推进，深海采油平台的使用越来越普遍，国外平台建造海域最大水深已达2000多米。平台具有施工空间狭小，地理、气候及工程地质条件复杂、交通不便、远离基地、水、电及职工生活供应较困难等特点。在这种情况下，按常规情况进行建设，势必造成工程造价高、施工周期长、材料能源消耗大。
2.2 现代设备快速发展使撬块成为可能
如传统流量计在管道安装中，一般来讲，安装前后直管段的距离要求前10D后5D，但调整型流量计是一种革命性的差压式流量计，它具有传统差压式流量计结构简单、安全可靠、便于检修维护的优点，同时降低了对直管段要求低，对于法兰对夹型其上游要求1D直管段、下游要求0.5D直管段，对于管道式的，因其结构长度已考虑了对直管段的要求，所以现场安装无需直管段。
2.3 拆迁方便、便于维修
橇装装置具有容易拆迁的特点，特别适合于作油氣田开发的试采装置，在试采完毕后，可拆迁搬往其他地方。如果出现损坏，可快速整体更换。
2.4 节约空间
由于橇装装置采用密集型布置，布置紧凑，可大大的减少占用空间。这对于体积庞大，造价昂贵的平台建设来说意思十分重大。2.5 开发风险小
油气田开发具有很大的风险性，从油气田地面建设的历史中可以看到，有些设施运转一段时间就处于停产状态，在这种情况下，采用橇装装置可将这种风险降低。
3 撬块设计
撬装式装置不同于常规装置，它设计的不同点就是撬体的设计。要将一个装置的机器、设备、管线、仪表和电气设备组装起来是项复杂的设汁工作，在设计中要充分考虑到撬体在各种运输条件和对其尺寸、重量的限制及现场吊装状况。
3.1 设计方法
掌握整个撬块的工作原理及工艺流程（PFD和PID）。采用模块化理念，对撬块进行结构分析和功能模块划分，得出了数个功能模块。用三维设计软件TRIBON M3对模块进行了基于特征的参数化分模块建模和优化布置，接着将分模块进行装配，得到完整的实体模型。在分模块实体模型的基础上经过必要的简化建立了四面体单元的有限元模型，并利用有限元分析软件 COSMOSWorks计算出分模块的静态特性。对各个模块进行分析，检查是否满足设计要求。在满足结构强度和刚度的前提下，本着节约节约成本的原则对重要支承构件优化。对设备进行设计和核算，满足工艺和撬装要求。建立测试、调试程序和流程，通过软件模拟系统的调试过程。
3.2 设计步骤
（1）撬体设计：分析整撬模型、设备布置特点，用SOLIDWORDS建立模型，用COSMOSWORKS进行受力分析。
（2）设备、管线敷设：撬体完成设备固定后，首先进行设备的水压试验和气密性试验，设备安装，然后进行管线敷设工作。模块之间的管线用法兰连接，减少现场工作量。
（3）电气、仪表配置：撬内独立的电气、仪表电缆均采用电缆槽架空安装在撬体内，需要整体铺设的留现场敷设，避免仪表接头。
（4）设计适合撬块吊装的横担。
3.3 各个专业需要的资料
（1）工艺：落实基础设计数据，进行工艺计算，设计完成PID，完成工艺数据表。
（2）机械：落实基础设计数据，设备本体计算，完成设备数据表，绘制单体图，绘制零件图，进行底橇设计计算，绘制底橇图，料单，排版图。
（3）管线：根据容器单体图和PID完成3D设计，局部进行应力分析，料单
安全，如特殊要求，需要进行橇内喷淋管网计算，喷淋管网图，料单
（4）电气：仪表，仪表选型计算，仪表数据表，端子图和安装图，电伴热设计（计算、图纸、料单），料单。
4 撬块设计的注意事项
（1）撬内设备、管线的的合理布置，即要保证工艺合理性，又要保证连接管道最
省，还要考虑操作性等，千变万化，很难找到一个合理的方案。
（2）撬装设备的吊装，是设计撬装设备时一个不可回避的问题，是整撬吊装还是现场组装，设计时应考虑，因为不同的吊装方案，撬架设计是不一样的。
（3）撬架设计在撬装设备设计中是关键，其计算不是难点（参考标准<钢结构设计规范>进行设计），但其结构合理设计是难点，即要结构简单美观又要满足功能要求（如管支架，线槽桥架等合理布置）。
参考文献
[1] 于慧.海上平台化学注人撬装置的研制与应用[J].化工装备技术，2000，（3）
[2] 刘建华.橇装式油气分离装置在海上油轮的应用[J].安全、健康和环境，2005，（10）
[3] 张乃骞.橇装装置的发展及橇装特点[J].天然气与石油，1996，（3）
[4] 赵树査.撬装式轻烃回收装置的设计与安装[J].石油工程建设，1990，（4）
作者简介
杜焕昌（1977.09-），工程师， 2002年6月毕业于河北建筑科技学院，从事项目管理和撬块等设计工作。