本发明涉及海洋平台外挂大型结构物的精确对接技术领域，尤其涉及一种大型外挂结构物精确对位方法。
背景技术：
在全球低油价的“寒冬时节”，“降本增效”是石油企业扛过寒冬的有效途径，而“依托现有设施实施油气田滚动调整开发”又是实现“降本增效”的有效方法。根据“依托设施”的理念，以加挂井槽的模式进行老油气田调整开发已在南海西部的多个调整井项目成功实施。对于需要外挂较多井槽而研发的外挂简易井口架形式，通常还需要利用老平台的修井机实施新增井口的完井/修井作业，这就需要外挂井口架与老平台之间的顶层甲板齐平并刚性连接，在将老平台顶层甲板的修井机滑轨延长至新井口架后，最终实现老平台修井机可滑移至新井口覆盖作业的需求。因此新井口架安装的就位精度要求极高。而外挂新井口架海上就位时还受已有平台设施、就位海床区域的复杂情况等影响使得其安装难度较开阔海域的新平台就位的安装难度更高。因此，能否与原平台实现精确对接是衡量外挂简易井口架技术方案是否成功实施的最关键指标。
“十二五”期间，中海油在南海西部成功实施了多个外挂简易井口架形式的加挂井槽项目。涠洲11-4N增设井口架项目（2011年实施）需要精确对接的目标仅是为了保证新老平台甲板齐平，方便生产人员维修操作。涠洲11-1A平台外挂井槽项目（2011年实施）首次提出老平台修井机滑移至新增井口架进行新增井口的修井和完井的需求并成功实施。涠洲12-1 B平台外挂井槽项目中新增简易井口架以720吨重量的规模与老平台完成对接，对接结果虽有超出设计要求的最大偏差，在通过对滑道支撑梁进行局部改造后，也实现了修井机滑移至新增井口架的目的。这些项目的实施并没有系统的精确对位技术予以指导，因此项目实际效果不是很理想。
涠洲6-9/10油田综合调整项目中，新增井口架的精确对位面临更加复杂的情况。经过前期海底预调查，发现海床有3个问题需要关注：海床整体抬高并在从北往南的安装区域有约0.5米的缓坡，同时在就位区域的偏北侧有因钻井作业排泄的泥浆堆积而形成的约0.5米高的小范围硬层隆起（其他区域的海床浅层均为淤泥）；在井口架其中两腿的就位区域存在钻井船脚印留下的约4米深×6米直径的凹坑；海床存在众多铁质杂物、渔网等。再横向比较一下，新增井口架重量较以往类似项目均更重，上部结构层高更高。这些问题均会对井口架的精确对位造成不利影响。
目前，对于外挂简易井口架项目，项目成员对简易井口架的精确对位的设计思路和项目管理措施没有系统化思路及指导，仅根据大致的认为会影响其精确就位的一些因素或根据已实施项目的问题经验对期精确对位进行设计和项目管理，可能会因为项目组人员经验不足、考虑不全面等原因造成对外挂简易井口架的最终精确就位的各关键参数及控制措施处理不到位，最终造成外挂简易井口架与现有平台设施不能精确对位，后期需要通过大量平台改造进行挽救/弥补，增加了额外的工程投资并延长了投产时间，严重的甚至会导致外挂简易井口架的“依托开发”的目的不能实现，外挂简易井口架项目失败。
面对这些问题，通过对已实施的3个类似项目的经验教训进行总结，并结合涠洲6-9/10新增井口架的实际情况，对新增井口架精确对位进行针对性设计和考虑。在对新增井口架精确对位进行深入研究后，系统地提出了满足外挂简易井口架精确对位的各项指标，包括水平度、偏转角、直线度、相对高差、倾斜度、跨距等6项关键指标，以及控制各项指标的针对性的设计思路和施工方案，最终提炼出适用于大型外挂结构物精确对位的系统化技术。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种大型外挂结构物精确对位方法，可对类似于海洋平台大型外挂结构物与现有平台设施的精确对接提供系统化的设计思路和控制措施，为外挂简易井口架“依托开发”、“降本增效”的目的提供有力的技术保证，避免了外挂结构物在安装就位时因对位精度不够导致“依托开发”的目的无法实现或者是增加额外的平台改造工作从而增加改造费用的投入。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种大型外挂结构物精确对位方法，包括以下步骤：
S1、勘察及设计阶段；
S2、陆地建造及定位导向结构安装阶段；
S3、外挂结构物海上安装设计及施工阶段；
所述的步骤S1的确定方法如下：
在勘察及设计阶段，需要对该次项目的影响外挂结构物精确对位的关键因素进行落实，包括如下：
S11、对就位区域的海床进行勘察，获知该区域的平整度、杂物、土质情况；
S12、根据步骤S11的海床调查勘探结果，针对性设计外挂结构物的防沉板和平台水下结构的实际高度值；
S13、根据勘察结果、现有平台设施的实际情况设计导向定位结构；
S14、根据现有平台设施及新增外挂结构物的相对高度设计新老平台设施的跨距；
所述的步骤S2的确定方法如下：
因陆地建造对尺寸控制比海上施工要相对容易些，通常先安装现有平台设施一侧的定位导向结构，因此首先对导向定位结构的安装方法进行描述：
S21、安装时首先由铆工现场放样，寻找合适参照物，临时定位两个导向结构；
S22、采用全站仪仪器测量，将老平台桩腿整体建模进行测量，确保两个导向结构的轴向相对偏差、两个导向结构之间的相对跨距、相对倾斜度、相对水平高度的误差均在允许范围内；
S23、安装完成后，出具定位导向结构安装完工报告；
在陆地建造阶段，包括以下步骤：
S24、严格控制新建结构物的建造精度，保证整体尺寸满足规范要求；
S25、根据海上已经安装完成的定位导向结构安装完工报告，按照实际完工偏差进行新建结构物上的定位导向结构的安装，确保整体误差在设计允许范围内；
S26、建造完成后，测量新建结构物的实际跨距、层高的完工尺寸，并出具测量报告；
S27、建造完成后，对新建结构物进行称重，确定实际重心、重量数据，如重心与理论重心偏差较大，进行配重调整。
所述的步骤S3的确定方法如下：
S31、根据海底勘察结果，确定海床处理方案；
S32、做好吊装索具配扣设计，并选择合适的索具、卸扣；
S33、选择合理的作业船舶就位方向，保证结构物吊装时方便调整；
S34、设计合理的结构物吊装行进路线，保证与现有平台设施之间的安全距离；
S35、根据外挂结构物上部分的陆地尺寸报告，计算出钢桩切割时需参考的数据值，作为钢桩切割线测量的依据；
S36、根据新增结构物的陆地建造完工尺寸报告，计算出过渡段的理论切割高度值，作为过渡段切割线测量的依据;
海上安装施工阶段包括以下步骤：
S37、按照海床处理方案进行海床处理，直至达到处理要求；
S38、按照设计方案靠泊作业船；
S39、起吊结构物后观察，如水平度偏差较大，需重新配扣调整；
S310、按照设计方案吊装结构物，并按定位导向结构的高低设计先后套入定位导向结构；
S311、结构物水平度调整并通过打桩最终固定后，根据上述第5点的数据值，并结合结构物实际就位位置(直线度考虑)，整体考虑并测量钢桩切割线；
S312、根据上述第6点的理论切割高度值，结合现有平台设施的实际高度，在过渡段上进行返点测量，确定过渡段切割线。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本方法涵盖了为保证大型外挂结构物与现有平台设施精确就位而从项目的前期设计、陆地建造、海上施工以及各个项目管理节点等多角度、多方面、多层次而又环环相扣的技术要求及管理措施，可有效控制外挂结构物与现有平台设施的精确就位精度，减小因主观因素未考虑到导致外挂结构物不能精确就位的可能性和减少造成不精确就位的其他可能性的风险。同时，该技术本身不需要额外的经济投入，只需从设计和项目管理方面进行实施；而其本身保证了外挂结构物的精确对位会为项目带来良好的经济效益，包括成功实现“依托开发”、“降本增效”的目的和避免了因没有精确就位导致后期进行相应改造的额外工程投入。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将以具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本实施例所述的一种大型外挂结构物精确对位方法，包括以下步骤：
S1、勘察及设计阶段；
S2、陆地建造及定位导向结构安装阶段；
S3、外挂结构物海上安装设计及施工阶段；
所述的步骤S1的确定方法如下：
在勘察及设计阶段，需要对该次项目的影响外挂结构物精确对位的关键因素进行落实，包括如下：
S11、对就位区域的海床进行勘察，获知该区域的平整度、杂物、土质情况；
S12、根据步骤S11的海床调查勘探结果，针对性设计外挂结构物的防沉板和平台水下结构的实际高度值；
S13、根据勘察结果、现有平台设施的实际情况设计导向定位结构；
S14、根据现有平台设施及新增外挂结构物的相对高度设计新老平台设施的跨距；
所述的步骤S2的确定方法如下：
因陆地建造对尺寸控制比海上施工要相对容易些，通常先安装现有平台设施一侧的定位导向结构，因此首先对导向定位结构的安装方法进行描述：
S21、安装时首先由铆工现场放样，寻找合适参照物，临时定位两个导向结构；
S22、采用全站仪仪器测量，将老平台桩腿整体建模进行测量，确保两个导向结构的轴向相对偏差、两个导向结构之间的相对跨距、相对倾斜度、相对水平高度的误差均在允许范围内；
S23、安装完成后，出具定位导向结构安装完工报告；
在陆地建造阶段，包括以下步骤：
S24、严格控制新建结构物的建造精度，保证整体尺寸满足规范要求；
S25、根据海上已经安装完成的定位导向结构安装完工报告，按照实际完工偏差进行新建结构物上的定位导向结构的安装，确保整体误差在设计允许范围内；
S26、建造完成后，测量新建结构物的实际跨距、层高的完工尺寸，并出具测量报告；
S27、建造完成后，对新建结构物进行称重，确定实际重心、重量数据，如重心与理论重心偏差较大，进行配重调整。
所述的步骤S3的确定方法如下：
S31、根据海底勘察结果，确定海床处理方案；
S32、做好吊装索具配扣设计，并选择合适的索具、卸扣；
S33、选择合理的作业船舶就位方向，保证结构物吊装时方便调整；
S34、设计合理的结构物吊装行进路线，保证与现有平台设施之间的安全距离；
S35、根据外挂结构物上部分的陆地尺寸报告，计算出钢桩切割时需参考的数据值，作为钢桩切割线测量的依据；
S36、根据新增结构物的陆地建造完工尺寸报告，计算出过渡段的理论切割高度值，作为过渡段切割线测量的依据;
海上安装施工阶段包括以下步骤：
S37、按照海床处理方案进行海床处理，直至达到处理要求；
S38、按照设计方案靠泊作业船；
S39、起吊结构物后观察，如水平度偏差较大，需重新配扣调整；
S310、按照设计方案吊装结构物，并按定位导向结构的高低设计先后套入定位导向结构；
S311、结构物水平度调整并通过打桩最终固定后，根据上述第5点的数据值，并结合结构物实际就位位置(直线度考虑)，整体考虑并测量钢桩切割线；
S312、根据上述第6点的理论切割高度值，结合现有平台设施的实际高度，在过渡段上进行返点测量，确定过渡段切割线。
本方法提出影响大型外挂结构物精确对位的6大关键参数；提出6大关键参数的主要影响因素；提出6大关键参数的主要影响因素的控制措施和方法。
6大关键参数如下：
根据大型外挂结构物海上就位时的立体空间相对位置，概括出大型外挂结构物精确对位所需满足要求的各关键参数，包括水平度、偏转角、直线度、相对高差、倾斜度、跨距等6项关键参数。水平度是指外挂结构物海上安装就位后的一个水平面各个点的最大水平高差；偏转角指的是外挂结构物与已有平台设施相对接的最远的两个水平点的相对跨距与这两个点的距离之间的比值；直线度指的是新老平台设施理论上在同一条轴线的两轴向偏差；相对高差指的是外挂结构物海上安装就位后与老平台对应甲板的高度差；倾斜度，这里特指外挂结构物在吊装时的空中姿态的倾斜角度；跨距指的是外挂结构物海上吊装就位时与现有平台设施的间距。
6大关键参数的主要影响因素主要如下：
水平度，主要受海床平坦程度和防沉板设计形式这两方面的综合影响。偏转角，主要受定位导向结构的制作和安装精度的影响。直线度，主要受定位导向结构的制作和安装精度以及导管架水平度的影响。相对高差，主要受过渡段切割精度的影响。倾斜度，主要受结构物理论重心与实际重心的误差大小以及索具配扣的影响。跨距，主要受外挂结构物整体高度以及吊装的安全距离的影响。
6大关键参数的主要控制措施和注意事项如下：
水平度。1）海床处理，根据以往类型外挂项目的经验，老平台井口区外侧通常存在海床整体高度较原平台区域高，该区域存在大量杂物，以及钻井船作业时留下的脚印（凹坑）等复杂海床情况；在海上安装前，需要对海床就位区域进行有效调查，包括声呐扫描、潜水探摸等，详细掌握海床实际情况，并制定针对性的海床处理方案，处理方案及处理目的以保证外挂结构物就位后的水平度为目的，包括潜水打捞（处理杂物）、填沙袋（处理凹坑、低点）、刨凸起（处理高点）等低成本、高效的处理措施。2）防沉板设计，防沉板主要作用是防止导管架主体就位时沉降过多，同时保证海上安装时导管架的平稳；根据地貌勘察结果，在保证防沉板满足结构强度要求的前提下，对防沉板进行针对性优化设计，对于海床高点、硬层等区域适当避开设计防沉板，以进一步降低就位区域海床的影响。
偏转角。对于定位导向结构的设计，需要注意：1）导向喇叭（位于老平台桩腿上）在提前安装时尽量离海面高，以减少恶劣海况对其安装工作的影响；2）为方便安装时定位导向结构的顺利插入，将两个导向插尖按照不同长度进行设计；3）结合外挂井口架就位区域泥面标高及老平台安装后的实际标高等数据，加长导向插尖的长度并预留足够余量，确保导向插尖在海床整体抬高时也能插入导向喇叭内，起到导向作用。对于定位导向结构的施工，需要注意：1）导向喇叭需提前安装完成，并出具安装完工尺寸报告；2）导向喇叭安装时需严格按照设计尺寸，采取合理的测量工具和安装方案，有效控制导向喇叭的安装角度；3）新增导管架陆地安装导向插尖之前，对已经安装在老平台导向喇叭的实际安装尺寸进行复测，并根据复测报告进行导向插尖的安装，保证两部分结构的跨距在误差范围内；4）吊装就位前在外挂结构物上提前挂交叉缆，方便吊装空中姿态的调整；5）外挂结构物安装时，应选择平潮时期，以减少海流对吊装调整移位的影响。
直线度。对于定位导向精确安装，主要从以下施工工序上进行控制：1）安装时首先由铆工现场放样，寻找合适参照物，临时定位导向喇叭；2）采用全站仪仪器测量，将老平台桩腿整体建模后测量导向临时定位的偏差，并做相应调整，直至测量结果为导向喇叭轴线与老平台对应轴线偏差在误差允许范围内为止。对于钢桩切割线调整，在保证AB轴桩腿跨距与上部组块桩腿实际跨距在误差范围内的前提下，可通过同时调整两桩腿的切割线以调节AB两轴整体左右移动；钢桩全部打至入泥深度后并焊接皇冠版将导管架与钢桩固定后，首先利用全站仪对新老平台桩腿进行整体建模，确定桩腿的直线度偏差值，再制定利用钢桩切割来调整直线度的详细方案。
相对高差。主要通过调节过渡段切割长度来实现，在钢桩切割完成后需要精确测量过渡段切割线，控制措施如下：1）新增外挂结构物陆地建造完工后，对建造尺寸进行测量，得出底部与顶部的实际高差值，该实际高差值会在各个方向存在不同数值，可根据实际情况综合分析具体数值的选取方法，比如取平均值；2）海上切割过渡段前，利用全站仪从老平台顶层甲板往下返1）所得到的数据，并反映在过渡段上；3）由于老平台水平度也可能存在偏差，可在老平台两个桩腿轴线的位置选取两个返点，分别返出靠近老平台的两个过渡段的切割位置；4）为保证新增上部组块吊装就位时桩腿对接焊缝满足规范要求，对于远离老平台的两个过渡段切割位置可根据已确定的两个过渡段切割位置平移得到。
倾斜度。主要是正确配扣，1）精确计算上部组块重心；2）根据理论重心设计索具长度和选取合适的卡环；3）陆地建造完成后进行称重，确定实际重心位置，如实际重心位置与理论重心位置偏差较大，需要进行配重调整。
跨距。1）需保证海上大型结构物吊装的安全距离；2）应尽量控制跨距以减小新老平台海上连接的工作量；3）需综合考虑对接平台整体高度来选取合适的跨距。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。