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精确模拟让海洋工程设施安装效率翻倍

发布时间:2015.04.02 17:53      来源:赛迪网     作者:赛迪网

【赛迪网讯】海上平台纪录

Dockwise 是 Royal Boskalis Westminster N.V. 的全资子公司,为海洋基础设施领域的重型运输和安装 (T&I) 制定创新型解决方案。Dockwise 的全球总部设于荷兰布雷达市,备有 23 艘半潜船和两台超级浮式托盘。在缅甸孟加拉湾 15 亿美元的 SHWE 现场开发项目中,Dockwise 为 SHWE 平台安装了近 2.2 万吨的导管架和 3 万吨带甲板支架的水上组块,开创了重量记录。Dockwise 实施了运输和安装合同对应的工程设计,提供导管架拖航和下水作业,水上组块拖航和浮托安装,并为导管架和水上组块的装船提供作业支持。通过运用 MOSES 和 SACS,Bentley 的海上平台分析、设计和安装软件在项目执行过程中帮助节省了 5 千个人工时和两个作业日。

Dockwise 高级项目经理 Alex Rodenburg 指出:SHWE 水上组块安装及导管架下水的成功标志着 Dockwise 的一个重要里程碑。这进一步证实了 Dockwise 逐渐发展为石油天然气平台运输和安装的海上项目承包合作伙伴。”

大型重型工程结构体

SHWE 平台坐落于孟加拉湾 110 米水域中,是一个集钻井、生产、处理和压缩为一体的中央设施,用于将天然气输向陆上天然气接收站。天然气输至陆上后将配送至买方管道。该项目于 2013 年 8 月投入商业生产。到 2014 年年中,该项目全面投产,天然气日产量约为 5 亿立方英尺。

工程、采购、施工及安装承包商现代重工业有限公司选择 Dockwise 作为运输和安装分包商负责导管架和水上组块的操作、工程设计和安装。从承接合同至 2012 年完成作业,Dockwise 耗时两年半的时间。该项目安装是世界上最大的导管架和最重的水上组块安装项目之一。先进的水上组块配有一个宾馆和餐厅,可容纳 200 人,并配有用于钻井和生产的机械设备。

水上组块的垂直重心位于龙骨上方 48.3 米处,因而其稳定性要求打破了驳船安装的限制,使其成为世界上能够执行此作业的仅有的两艘驳船之一。瓶形驳船能够满足稳性和导管架占用空间的要求,因而便于浮托施工。然而,它给系泊布置和拖航的整体强度需求带来了挑战。短而粗重的导管架也给下水作业带来了难题。

图:SACS 和 MOSES 用于工程设计和安装施工

Bentley 软件模拟

通过基于 MOSES 和 SACS 模拟技术的大量分析和设计迭代,这些工程难题得以解决。MOSES 是 Bentley 全面的分析软件套件,用于海上结构物的安装和各类浮式海上系统的设计。SACS 是一种软件集成套件,用于海上结构物(包括石油、天然气及风电场平台和水上组块)的结构分析和设计。SACS 具有动态迭代设计的功能,便于项目组执行高级分析,遵从海上设计标准并查看复杂的结果。

Bentley 技术在整个项目期间提高了效率和准确性。水上组块的浮托分析是一个耗时的过程,需要 SACS 和 MOSES 之间进行大量的数据传输。SACS 模型计算出结构刚度和静态反应等信息,然后传递至 MOSES。MOSES 用来计算时域内所有水动力相关信息,如浮托冲击力以及运动幅度。MOSES 获得的所有结果反馈到 SACS,以确保该结构适用于不同浮托安装阶段(包括驳船等待阶段、进船阶段、对接阶段和出船阶段)中的所有载荷条件。该过程必须针对每个系泊布置整体更新,以进行瓶形驳船的可行性研究,直到选定最终设计的最优布置。

高效的数据传输

为进行导管架下水分析,首先要在 SACS 中对导管架进行建模。然后,导管架模型转换至 MOSES(已成熟应用于下水过程模拟)以进行下水分析。通过 MOSES 水动力分析获得浮托冲击力和运动幅度后,数据以最小的工作量自动输出为 SACS 格式。然后可在 SACS 中进行结构强度检查,以保证结构具有足够的强度。通常,每种配置对应的下水过程应采用 15-20 个装载步骤,因为每一步中导管架和船体之间的接触点可能不同。由于这种复杂性,这两个程序之间的通信则至关重要,其中包括几何、成员属性、环境信息和载荷条件等信息。SACS 和 MOSES 之间的数据传输提高了项目效率。这使得项目团队可以进行大量的分析,从而有效地验证各种想法。否则,项目的进度和成本可能会受到不利影响。对于如此复杂的项目,若不使用 SACS 或 MOSES,其工程设计不可能在计划进度内完成。

分布式工程团队

Dockwise 在三个办事处开展设计工作,分别位于荷兰、美国和中国。这种地理分布使主要团队成员能够一天 24 小时执行预定的快速跟踪任务并处理现场发来的意外紧急请求。

数据访问、准确性、可追溯性和工作流成为了一个关键难题,对于最终产品设计图尤其如此。项目团队通过 MicroStation 制图和 ProjectWise 文件管理找到了解决方案。MicroStation 和 ProjectWise 的完全集成为使图纸能够在运营部等不同部门之间以及位于不同工作地点的工程师和设计师之间轻松便利的传递。这也推进了审批过程的工作流。同时,ProjectWise 在整个项目生命期内的各轮分析中提供了更好的可追溯性。总之,MicroStation 和 ProjectWise 的结合为 Dockwise 执行全球性大型项目提供了所需的信息移动化解决方案。

图:SHWE 导管架装载

时间和成本节省

成功的现场施工体现了 SHWE 导管架和水上组块拖航和安装设计的良好工程。SACS、MOSES 和 MicroStation 帮助工程及设计组提高了效率,从而促进了施工。任何促进现场施工和工程的因素都显著降低了项目成本。例如,通过 MOSES 的可行性分析能够精确预测施工时间窗口,从而降低浮托施工工期延迟的风险。拟四天完成的浮托安装施工实际上缩减为两天。

从工程设计角度来看,在总共 3 万工程工时的项目执行过程中节省了约 5 千工时。5 千工时和两个作业日的成本价值可归因于 Bentley 技术的投资回报。

安全也是运输和安装项目中的首要考虑因素。通过 MOSES 和 SACS 模拟浮托安装过程,可以精确地预测系缆和设备的冲击力,并检验系缆布置。这些工程活动大大降低了系缆在施工过程中断裂的风险,直接保证人员和操作的安全。Bentley 产品帮助 Dockwise 实现其“零事故”政策的企业承诺。此安装最终执行时未发生任何事故。

感言摘录:

“SACS 和 MOSES 是我们已开发多年的模拟工具,对这些工具的领先、创新性应用有助于我们发展成为石油天然气平台运输和安装的海上项目承包合作伙伴。通过运用 SACS 和 MOSES,Dockwise 建立了一套用于导管架下水及水上组块浮托安装的标准流程。”

– Wenjie Wu,Dockwise 高级结构工程师

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