跨深度饱和潜水分组作业技术应用

林守强+马国强+邬智慧+骆承树

【摘 要】导管架式平台作为将钻井设备与海底连接起来的最原始、最直接的单体结构，对海上油气田的开发、生产起着关键的作用。其水下检测及加装立管安装工作中常需使用饱和潜水进行跨深度作业。论文以南海某项目实例为背景，尝试应用饱和潜水分组作业技术，阐述其应用的技术可行性、经济合理性。

【Abstract】As one of the most original and direct single structure， the jacket platform is connected drilling equipment with the seabed， and plays a key role in the development and production of offshore oil and gas fields. It is necessary to use saturation diving for underwater detection and installation of riser installation. This article tries to expatiate the technical feasibility and economic plausibility through the application of saturation diving group work technology in the background of a project example in the South China Sea.

【关键词】导管架式平台；饱和潜水；分组作业

【Keywords】 jacket platform； saturation diving； group work

【中图分类号】TE42 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）05-0159-02

1 引言

导管架式平台作的水下检测及加装立管安装工作，当作业深度超过（-）60m时或更加追求深水作业的高效性时，需使用饱和潜水替代常规空气潜水进行作业。由于各作业点并非集中在同一深度，因此要求潜水员通过减压、加压的方式以达到不同的作业深度，由此（主要是减压时间）而造成的饱和潜水母船待机将导致项目成本的剧增，非常不利于项目成本的控制。[1]

本文以南海某项目实例为背景，通过对饱和潜水系统的合理选型和充分利用及潜水员的动态分配，尝试应用饱和潜水分组作业技术，分析该技术的节省工期、节省成本的优点，阐述其在应用上的技术可行性和经济合理性。

2 应用基础

跨深度饱和潜水分组作业的应用建立在充分利用饱和潜水系统自身具有多艙室这一特点基础上，综合利用生活舱1、生活舱2等的床位容量，将水员根据作业深度、作业内容、作业方案安排等因素合理进行分组并动态调整。下文所述的工程实例所选用的饱和潜水系统示意图如图1所示：

该系统整体布置在饱和潜水作业母船上，其中生活舱1、生活舱2所含床位各为6人（三个上下的高低铺）、可充分容纳9名潜水员后仍有余量，作业时将潜水员分为3组，每组3人（效率最高），潜水员随潜水钟下潜至目标作业深度， 2人出钟在水中作业，1人在钟内进行技术保障，每钟作业4-6时后，该组潜水员返回潜水钟并上浮到甲板与生活舱对接，换另一组潜水员入水作业。相应各舱室压力、潜水员居所根据实际作业方案安排调整。[2]

下水增压过程所耗时间一般较少，下潜至（-）300m水深，增压只需28分钟左右，随着深度的减少，增压时间亦相应较少；但上水减压过程耗时则较长，水深（-）100m以浅，一般每上浮1m，需耗时1小时左右（取决于减压前最大实际巡潜深度）。分组作业的目的，即通过方案整体优化设计、系统舱室合理利用等手段，以最大程度地降低上水减压时间，进一步降低水下作业成本，进而以数据对比的形式得出该应用在经济上的合理性。

3 原理概述

如前文所述，仅管上水减压过程耗时较长，但工程实践中，仍然不可以人为违反减压规程，否则溶解在潜水员体内的惰性气体将给其造成严重的“减压病”，更有甚者将危及其生命安全。在遵守减压规程的前提下，如下五个约束条件同时制约着上水减压过程的时长：

①约束条件一：水下作业目标的深度范围、作业内容；

②约束条件二：行业水下巡潜范围规定（一般参照各饱和潜水公司内部规定）；

③约束条件三：项目的进度控制要求，上水减压可占用的项目主线时间；

④约束条件四：项目的成本控制要求，作业母船可承受因此待机的最大损失；

⑤约束条件五：潜水员身体素质、作业能力、操作水平等的个体差异。

饱和潜水分组技术即针对上述问题而产生，力求技术可行，重在方案优化，止于经济合理。其技术原理可简述为：

“饱和潜水系统一般都含有两个独立的舱室（如图一所示），两个舱室间相互独立，可以设置不同的居住深度（居住深度不同，潜水员的生活压力及氧气浓度也不同），作业时，只需要在过渡舱及潜钟内配置与潜水员居住深度相同的压力和组份的气体，不同深度的潜水员就可实现分别出舱作业，深水组与浅水组交替进行，减少因潜水员下水增压、上水减压作业而造成的待机，杜绝潜水员巡潜深度超过规范要求的情况发生。同时，兼顾潜水员的个体差异，以分组的形式局部进行作业难度、作业强度的动态调整。”[3]

4 工程实例应用及优点

以某工程实例的作业过程部分截取为例，作业目标的深度分别为（-）47.8m管卡、（-）59.9m管卡、（-）64m法兰连接点、（-）66.8m管卡、（-）75.3m管卡和（-）85.5m管卡共计6个，目标中总计涵盖两段立管和五个管卡的安装，示意图如图二所示：

实践中，将饱和作业潜水员分为3组， 即深水组：T1和浅水组：T2、T3，作业的轮班固定顺序：T1→T2→T3。

第一阶段作业时，T1组由深水向浅水作业，T2、T3组由浅水向深水作业，其中浅水组2组连续作业，为深水组提供较长的减压时间，以便于调配。至5个管卡桩腿侧安装完成、仅余闭合工作时，T1居住深度（-）73m，T2、T3居住深度（-）61m，完全可以完成第一段立管的安装工作，及（-）66.8m管卡、（-）75.3m管卡和（-）85.5m管卡的闭合工作。该阶段将完全消除因潜水员减压而造成作业母船待机的可能，其中，该过程中T1、T2、T3的居住深度及巡潜范围如下（全程3人钟）：

①T1组居住深度不变，（-）73m，巡潜范围（-）75—（-）92m；

②T2、T3组初始居住深度（-）43m，巡潜范围（-）45—（-）58m；

③T2、T3组加压至居住深度（-）55m，巡潜范围（-）57—（-）72m；

④T2、T3再次加压至居住深度（-）61m，巡潜范围（-）63—（-）79m；

第一阶段完成后，此时3组潜水员总计的巡潜范围为（-）63—（-）92m，无法覆盖余下目标深度（-）47.8m管卡、（-）59.9m管卡的闭合和（-）64m法兰连接点安装工作，即此时没有浅水组可以作业。若将3组潜水员均减压到完成余下工作所需居住深度（-）43m，则总需时约16-21小时（取决于减压前最大实际巡潜深度）。为抵消该减压时间的影响，实践做法为保留深水组进行其它工作，如立管测的膨胀弯安装、膨胀弯测量等，待潜水组减压完成，采用2个3人钟或3个2人钟完成余下工作。

上述分舱分层作业技术是基于实践结果所证实的优化做法，全程使用3人钟，工作效率较高，潜水员到达新的居住深度后可24小时循环工作，更不会发生由于深度区间不同导致的空钟等待情况，同时又能最大限度地抵消上水减压及潜水员个体差异等所带来的影响。内部财务后评价结果表明，对于上述截取部分的工程实例，技术优化后相比于常规做法，总计节省1.92船天（含作业母船、SAT系统等）。

5 总结

海洋工程的行业竞争愈演愈烈，饱和潜水分组作业技术形成于工程实践总结，立足于成本领先战略框架下，以期更利于企业以低于竞争对手的成本优势来赢得竞争的胜利。随着未来饱和潜水作业水深的逐步增加，该技术的推广应用将可为国内类似项目在成本控制方面提供借鉴和帮助。

【參考文献】

【1】龚锦涵. 论大深度饱和潜水的减压问题[J]. 海军医学，1991（05）；261-266.

【2】张辉. 国际潜水承包商协会《商业潜水与水下作业公认标准》第六版的修订及其作用 [S].中国航海学会专题资料汇编，2009.

【3】王晔炜. 常规潜水减压算法中梯度因子的优化研究[J]. 军事医学，2017（03）：165-168.