本發明涉及海洋平臺外掛大型結構物的精確對接技術領域，尤其涉及一種大型外掛結構物精確對位方法。
背景技術：
在全球低油價的“寒冬時節”，“降本增效”是石油企業扛過寒冬的有效途徑，而“依托現有設施實施油氣田滾動調整開發”又是實現“降本增效”的有效方法。根據“依托設施”的理念，以加掛井槽的模式進行老油氣田調整開發已在南海西部的多個調整井項目成功實施。對于需要外掛較多井槽而研發的外掛簡易井口架形式，通常還需要利用老平臺的修井機實施新增井口的完井/修井作業，這就需要外掛井口架與老平臺之間的頂層甲板齊平并剛性連接，在將老平臺頂層甲板的修井機滑軌延長至新井口架后，最終實現老平臺修井機可滑移至新井口覆蓋作業的需求。因此新井口架安裝的就位精度要求極高。而外掛新井口架海上就位時還受已有平臺設施、就位海床區域的復雜情況等影響使得其安裝難度較開闊海域的新平臺就位的安裝難度更高。因此，能否與原平臺實現精確對接是衡量外掛簡易井口架技術方案是否成功實施的最關鍵指標。
“十二五”期間，中海油在南海西部成功實施了多個外掛簡易井口架形式的加掛井槽項目。潿洲11-4N增設井口架項目（2011年實施）需要精確對接的目標僅是為了保證新老平臺甲板齊平，方便生產人員維修操作。潿洲11-1A平臺外掛井槽項目（2011年實施）首次提出老平臺修井機滑移至新增井口架進行新增井口的修井和完井的需求并成功實施。潿洲12-1 B平臺外掛井槽項目中新增簡易井口架以720噸重量的規模與老平臺完成對接，對接結果雖有超出設計要求的最大偏差，在通過對滑道支撐梁進行局部改造后，也實現了修井機滑移至新增井口架的目的。這些項目的實施并沒有系統的精確對位技術予以指導，因此項目實際效果不是很理想。
潿洲6-9/10油田綜合調整項目中，新增井口架的精確對位面臨更加復雜的情況。經過前期海底預調查，發現海床有3個問題需要關注：海床整體抬高并在從北往南的安裝區域有約0.5米的緩坡，同時在就位區域的偏北側有因鉆井作業排泄的泥漿堆積而形成的約0.5米高的小范圍硬層隆起（其他區域的海床淺層均為淤泥）；在井口架其中兩腿的就位區域存在鉆井船腳印留下的約4米深×6米直徑的凹坑；海床存在眾多鐵質雜物、漁網等。再橫向比較一下，新增井口架重量較以往類似項目均更重，上部結構層高更高。這些問題均會對井口架的精確對位造成不利影響。
目前，對于外掛簡易井口架項目，項目成員對簡易井口架的精確對位的設計思路和項目管理措施沒有系統化思路及指導，僅根據大致的認為會影響其精確就位的一些因素或根據已實施項目的問題經驗對期精確對位進行設計和項目管理，可能會因為項目組人員經驗不足、考慮不全面等原因造成對外掛簡易井口架的最終精確就位的各關鍵參數及控制措施處理不到位，最終造成外掛簡易井口架與現有平臺設施不能精確對位，后期需要通過大量平臺改造進行挽救/彌補，增加了額外的工程投資并延長了投產時間，嚴重的甚至會導致外掛簡易井口架的“依托開發”的目的不能實現，外掛簡易井口架項目失敗。
面對這些問題，通過對已實施的3個類似項目的經驗教訓進行總結，并結合潿洲6-9/10新增井口架的實際情況，對新增井口架精確對位進行針對性設計和考慮。在對新增井口架精確對位進行深入研究后，系統地提出了滿足外掛簡易井口架精確對位的各項指標，包括水平度、偏轉角、直線度、相對高差、傾斜度、跨距等6項關鍵指標，以及控制各項指標的針對性的設計思路和施工方案，最終提煉出適用于大型外掛結構物精確對位的系統化技術。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供了一種大型外掛結構物精確對位方法，可對類似于海洋平臺大型外掛結構物與現有平臺設施的精確對接提供系統化的設計思路和控制措施，為外掛簡易井口架“依托開發”、“降本增效”的目的提供有力的技術保證，避免了外掛結構物在安裝就位時因對位精度不夠導致“依托開發”的目的無法實現或者是增加額外的平臺改造工作從而增加改造費用的投入。
為此，本發明所采用的技術方案為：一種大型外掛結構物精確對位方法，包括以下步驟：
S1、勘察及設計階段；
S2、陸地建造及定位導向結構安裝階段；
S3、外掛結構物海上安裝設計及施工階段；
所述的步驟S1的確定方法如下：
在勘察及設計階段，需要對該次項目的影響外掛結構物精確對位的關鍵因素進行落實，包括如下：
S11、對就位區域的海床進行勘察，獲知該區域的平整度、雜物、土質情況；
S12、根據步驟S11的海床調查勘探結果，針對性設計外掛結構物的防沉板和平臺水下結構的實際高度值；
S13、根據勘察結果、現有平臺設施的實際情況設計導向定位結構；
S14、根據現有平臺設施及新增外掛結構物的相對高度設計新老平臺設施的跨距；
所述的步驟S2的確定方法如下：
因陸地建造對尺寸控制比海上施工要相對容易些，通常先安裝現有平臺設施一側的定位導向結構，因此首先對導向定位結構的安裝方法進行描述：
S21、安裝時首先由鉚工現場放樣，尋找合適參照物，臨時定位兩個導向結構；
S22、采用全站儀儀器測量，將老平臺樁腿整體建模進行測量，確保兩個導向結構的軸向相對偏差、兩個導向結構之間的相對跨距、相對傾斜度、相對水平高度的誤差均在允許范圍內；
S23、安裝完成后，出具定位導向結構安裝完工報告；
在陸地建造階段，包括以下步驟：
S24、嚴格控制新建結構物的建造精度，保證整體尺寸滿足規范要求；
S25、根據海上已經安裝完成的定位導向結構安裝完工報告，按照實際完工偏差進行新建結構物上的定位導向結構的安裝，確保整體誤差在設計允許范圍內；
S26、建造完成后，測量新建結構物的實際跨距、層高的完工尺寸，并出具測量報告；
S27、建造完成后，對新建結構物進行稱重，確定實際重心、重量數據，如重心與理論重心偏差較大，進行配重調整。
所述的步驟S3的確定方法如下：
S31、根據海底勘察結果，確定海床處理方案；
S32、做好吊裝索具配扣設計，并選擇合適的索具、卸扣；
S33、選擇合理的作業船舶就位方向，保證結構物吊裝時方便調整；
S34、設計合理的結構物吊裝行進路線，保證與現有平臺設施之間的安全距離；
S35、根據外掛結構物上部分的陸地尺寸報告，計算出鋼樁切割時需參考的數據值，作為鋼樁切割線測量的依據；
S36、根據新增結構物的陸地建造完工尺寸報告，計算出過渡段的理論切割高度值，作為過渡段切割線測量的依據;
海上安裝施工階段包括以下步驟：
S37、按照海床處理方案進行海床處理，直至達到處理要求；
S38、按照設計方案靠泊作業船；
S39、起吊結構物后觀察，如水平度偏差較大，需重新配扣調整；
S310、按照設計方案吊裝結構物，并按定位導向結構的高低設計先后套入定位導向結構；
S311、結構物水平度調整并通過打樁最終固定后，根據上述第5點的數據值，并結合結構物實際就位位置(直線度考慮)，整體考慮并測量鋼樁切割線；
S312、根據上述第6點的理論切割高度值，結合現有平臺設施的實際高度，在過渡段上進行返點測量，確定過渡段切割線。
本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
本方法涵蓋了為保證大型外掛結構物與現有平臺設施精確就位而從項目的前期設計、陸地建造、海上施工以及各個項目管理節點等多角度、多方面、多層次而又環環相扣的技術要求及管理措施，可有效控制外掛結構物與現有平臺設施的精確就位精度，減小因主觀因素未考慮到導致外掛結構物不能精確就位的可能性和減少造成不精確就位的其他可能性的風險。同時，該技術本身不需要額外的經濟投入，只需從設計和項目管理方面進行實施；而其本身保證了外掛結構物的精確對位會為項目帶來良好的經濟效益，包括成功實現“依托開發”、“降本增效”的目的和避免了因沒有精確就位導致后期進行相應改造的額外工程投入。
具體實施方式
為了更好的理解上述技術方案，下面將以具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
本實施例所述的一種大型外掛結構物精確對位方法，包括以下步驟：
S1、勘察及設計階段；
S2、陸地建造及定位導向結構安裝階段；
S3、外掛結構物海上安裝設計及施工階段；
所述的步驟S1的確定方法如下：
在勘察及設計階段，需要對該次項目的影響外掛結構物精確對位的關鍵因素進行落實，包括如下：
S11、對就位區域的海床進行勘察，獲知該區域的平整度、雜物、土質情況；
S12、根據步驟S11的海床調查勘探結果，針對性設計外掛結構物的防沉板和平臺水下結構的實際高度值；
S13、根據勘察結果、現有平臺設施的實際情況設計導向定位結構；
S14、根據現有平臺設施及新增外掛結構物的相對高度設計新老平臺設施的跨距；
所述的步驟S2的確定方法如下：
因陸地建造對尺寸控制比海上施工要相對容易些，通常先安裝現有平臺設施一側的定位導向結構，因此首先對導向定位結構的安裝方法進行描述：
S21、安裝時首先由鉚工現場放樣，尋找合適參照物，臨時定位兩個導向結構；
S22、采用全站儀儀器測量，將老平臺樁腿整體建模進行測量，確保兩個導向結構的軸向相對偏差、兩個導向結構之間的相對跨距、相對傾斜度、相對水平高度的誤差均在允許范圍內；
S23、安裝完成后，出具定位導向結構安裝完工報告；
在陸地建造階段，包括以下步驟：
S24、嚴格控制新建結構物的建造精度，保證整體尺寸滿足規范要求；
S25、根據海上已經安裝完成的定位導向結構安裝完工報告，按照實際完工偏差進行新建結構物上的定位導向結構的安裝，確保整體誤差在設計允許范圍內；
S26、建造完成后，測量新建結構物的實際跨距、層高的完工尺寸，并出具測量報告；
S27、建造完成后，對新建結構物進行稱重，確定實際重心、重量數據，如重心與理論重心偏差較大，進行配重調整。
所述的步驟S3的確定方法如下：
S31、根據海底勘察結果，確定海床處理方案；
S32、做好吊裝索具配扣設計，并選擇合適的索具、卸扣；
S33、選擇合理的作業船舶就位方向，保證結構物吊裝時方便調整；
S34、設計合理的結構物吊裝行進路線，保證與現有平臺設施之間的安全距離；
S35、根據外掛結構物上部分的陸地尺寸報告，計算出鋼樁切割時需參考的數據值，作為鋼樁切割線測量的依據；
S36、根據新增結構物的陸地建造完工尺寸報告，計算出過渡段的理論切割高度值，作為過渡段切割線測量的依據;
海上安裝施工階段包括以下步驟：
S37、按照海床處理方案進行海床處理，直至達到處理要求；
S38、按照設計方案靠泊作業船；
S39、起吊結構物后觀察，如水平度偏差較大，需重新配扣調整；
S310、按照設計方案吊裝結構物，并按定位導向結構的高低設計先后套入定位導向結構；
S311、結構物水平度調整并通過打樁最終固定后，根據上述第5點的數據值，并結合結構物實際就位位置(直線度考慮)，整體考慮并測量鋼樁切割線；
S312、根據上述第6點的理論切割高度值，結合現有平臺設施的實際高度，在過渡段上進行返點測量，確定過渡段切割線。
本方法提出影響大型外掛結構物精確對位的6大關鍵參數；提出6大關鍵參數的主要影響因素；提出6大關鍵參數的主要影響因素的控制措施和方法。
6大關鍵參數如下：
根據大型外掛結構物海上就位時的立體空間相對位置，概括出大型外掛結構物精確對位所需滿足要求的各關鍵參數，包括水平度、偏轉角、直線度、相對高差、傾斜度、跨距等6項關鍵參數。水平度是指外掛結構物海上安裝就位后的一個水平面各個點的最大水平高差；偏轉角指的是外掛結構物與已有平臺設施相對接的最遠的兩個水平點的相對跨距與這兩個點的距離之間的比值；直線度指的是新老平臺設施理論上在同一條軸線的兩軸向偏差；相對高差指的是外掛結構物海上安裝就位后與老平臺對應甲板的高度差；傾斜度，這里特指外掛結構物在吊裝時的空中姿態的傾斜角度；跨距指的是外掛結構物海上吊裝就位時與現有平臺設施的間距。
6大關鍵參數的主要影響因素主要如下：
水平度，主要受海床平坦程度和防沉板設計形式這兩方面的綜合影響。偏轉角，主要受定位導向結構的制作和安裝精度的影響。直線度，主要受定位導向結構的制作和安裝精度以及導管架水平度的影響。相對高差，主要受過渡段切割精度的影響。傾斜度，主要受結構物理論重心與實際重心的誤差大小以及索具配扣的影響。跨距，主要受外掛結構物整體高度以及吊裝的安全距離的影響。
6大關鍵參數的主要控制措施和注意事項如下：
水平度。1）海床處理，根據以往類型外掛項目的經驗，老平臺井口區外側通常存在海床整體高度較原平臺區域高，該區域存在大量雜物，以及鉆井船作業時留下的腳?。ò伎樱┑葟碗s海床情況；在海上安裝前，需要對海床就位區域進行有效調查，包括聲吶掃描、潛水探摸等，詳細掌握海床實際情況，并制定針對性的海床處理方案，處理方案及處理目的以保證外掛結構物就位后的水平度為目的，包括潛水打撈（處理雜物）、填沙袋（處理凹坑、低點）、刨凸起（處理高點）等低成本、高效的處理措施。2）防沉板設計，防沉板主要作用是防止導管架主體就位時沉降過多，同時保證海上安裝時導管架的平穩；根據地貌勘察結果，在保證防沉板滿足結構強度要求的前提下，對防沉板進行針對性優化設計，對于海床高點、硬層等區域適當避開設計防沉板，以進一步降低就位區域海床的影響。
偏轉角。對于定位導向結構的設計，需要注意：1）導向喇叭（位于老平臺樁腿上）在提前安裝時盡量離海面高，以減少惡劣海況對其安裝工作的影響；2）為方便安裝時定位導向結構的順利插入，將兩個導向插尖按照不同長度進行設計；3）結合外掛井口架就位區域泥面標高及老平臺安裝后的實際標高等數據，加長導向插尖的長度并預留足夠余量，確保導向插尖在海床整體抬高時也能插入導向喇叭內，起到導向作用。對于定位導向結構的施工，需要注意：1）導向喇叭需提前安裝完成，并出具安裝完工尺寸報告；2）導向喇叭安裝時需嚴格按照設計尺寸，采取合理的測量工具和安裝方案，有效控制導向喇叭的安裝角度；3）新增導管架陸地安裝導向插尖之前，對已經安裝在老平臺導向喇叭的實際安裝尺寸進行復測，并根據復測報告進行導向插尖的安裝，保證兩部分結構的跨距在誤差范圍內；4）吊裝就位前在外掛結構物上提前掛交叉纜，方便吊裝空中姿態的調整；5）外掛結構物安裝時，應選擇平潮時期，以減少海流對吊裝調整移位的影響。
直線度。對于定位導向精確安裝，主要從以下施工工序上進行控制：1）安裝時首先由鉚工現場放樣，尋找合適參照物，臨時定位導向喇叭；2）采用全站儀儀器測量，將老平臺樁腿整體建模后測量導向臨時定位的偏差，并做相應調整，直至測量結果為導向喇叭軸線與老平臺對應軸線偏差在誤差允許范圍內為止。對于鋼樁切割線調整，在保證AB軸樁腿跨距與上部組塊樁腿實際跨距在誤差范圍內的前提下，可通過同時調整兩樁腿的切割線以調節AB兩軸整體左右移動；鋼樁全部打至入泥深度后并焊接皇冠版將導管架與鋼樁固定后，首先利用全站儀對新老平臺樁腿進行整體建模，確定樁腿的直線度偏差值，再制定利用鋼樁切割來調整直線度的詳細方案。
相對高差。主要通過調節過渡段切割長度來實現，在鋼樁切割完成后需要精確測量過渡段切割線，控制措施如下：1）新增外掛結構物陸地建造完工后，對建造尺寸進行測量，得出底部與頂部的實際高差值，該實際高差值會在各個方向存在不同數值，可根據實際情況綜合分析具體數值的選取方法，比如取平均值；2）海上切割過渡段前，利用全站儀從老平臺頂層甲板往下返1）所得到的數據，并反映在過渡段上；3）由于老平臺水平度也可能存在偏差，可在老平臺兩個樁腿軸線的位置選取兩個返點，分別返出靠近老平臺的兩個過渡段的切割位置；4）為保證新增上部組塊吊裝就位時樁腿對接焊縫滿足規范要求，對于遠離老平臺的兩個過渡段切割位置可根據已確定的兩個過渡段切割位置平移得到。
傾斜度。主要是正確配扣，1）精確計算上部組塊重心；2）根據理論重心設計索具長度和選取合適的卡環；3）陸地建造完成后進行稱重，確定實際重心位置，如實際重心位置與理論重心位置偏差較大，需要進行配重調整。
跨距。1）需保證海上大型結構物吊裝的安全距離；2）應盡量控制跨距以減小新老平臺海上連接的工作量；3）需綜合考慮對接平臺整體高度來選取合適的跨距。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。