“渤海自立號”平臺B生活樓改造可行性分析

張 亮

(中海油能源發展股份有限公司，天津300452)

海洋平臺

“渤海自立號”平臺B生活樓改造可行性分析

張 亮

(中海油能源發展股份有限公司，天津300452)

通過對“渤海自立號”平臺B生活樓改造及錨機、棧橋移位的可行性進行分析,評估“渤海自立號”平臺的現狀、預估改造工作量及改造后平臺的穩性計算，得出改造最佳方案的可行性結論，即安裝“海洋石油281”平臺的3層生活樓。

自升式平臺；生活支持；B生活樓改造；穩性分析

“渤海自立號”平臺為沉墊自升式移動平臺，B生活樓底座由螺栓固定，由于長時間的頻繁拖航、就位和升降作業，使船體尾部局部受力過大，造成底座螺栓大量斷裂，經過專業機構的分析，造成螺栓斷裂的原因是船體在作業過程中局部變形，針對這一現象，2010年“渤海自立號”特檢期間更換了高強度螺栓，并進行焊接處理，暫時緩解了這一現象。

“海洋石油281”平臺生活模塊為可裝卸式模塊，由25個集裝箱組成，最大可滿足200人的使用要求。該平臺于2009年建造完成并投入使用，但2010年10月由于該平臺從生活工程支持狀態轉化為鉆井支持狀態，其生活模塊拆下后一直擺放在鉆采公司場地，對其優質資源造成了一定程度的浪費。

“渤海自立號”人行棧橋在右舷，海上作業時只能右舷靠平臺，左舷接船上下貨物。而左舷吊機噸位比較小，作業半徑比較短，拖輪經常鉆到船體下方才能裝卸貨物，存在撞樁腿、潛水泵管的風險。如果將人行棧橋和錨機互換位置，采取左舷搭接平臺，右舷吊機作為主力吊車，這樣不僅可以滿足作業需要，還大大減少了作業風險。

“海洋石油281”平臺人行棧橋[1]為可伸縮式，搭接范圍為10～18 m，而“渤海自立號”人行棧橋為液壓折疊式，搭接范圍(18±1)m。如果將“海洋石油281”人行棧橋安裝在“渤海自立號“左舷，不僅平臺就位范圍比較廣，而且作業比較靈活。還大大提高了平臺支持狀態的靈活性，使“渤海自立號”能夠更好地滿足不同條件下的服務要求。

1 改造方案可行性分析

1.1 B生活樓改造技術方案

1.1.1 “渤海自立號”平臺B生活樓技術參數[2]

B生活樓坐落在尾部原井口槽處，質量為420 t，通過螺栓及工字鋼與主船體連接。生活樓長為14.5 m、寬為13.7 m、高為12.6 m，見圖1俯視圖與圖2側視圖。

圖1 B生活樓俯視圖

圖2 B生活樓側視圖

1.1.2 “海洋石油281”生活模塊技術參數[3]

“海洋石油281”移動生活樓可供200 人居住。生活樓采用小型化集裝箱拼裝形式，固定在懸臂梁上的鉆桿堆場上。整個生活模塊拆卸和吊裝簡易方便。整個模塊共有25只獨立的集裝箱型單元組成，分成5層，每層5只獨立的集裝箱單元，中間通道作為生活通道。獨立的集裝箱型單元尺度為：長×寬×高=12 192 mm×3 000 mm×2 800 mm。

25只集裝箱組成整體后的尺寸：長×寬×高=15 100 mm×12 192 mm×14 100 mm。每只集裝箱最大質量為13 t，25只集裝箱整體質量約為250 t。

1.1.3 “渤海自立號”B生活樓更換為“海洋石油281”平臺生活模塊技術方案

改造原平臺船尾凹槽，制作生活模塊底座，拆除“渤海自立號”B生活樓及附屬設施、生活模塊前面通風筒、管線等移位。在船尾槽口處進行結構加強，制作生活模塊底座，底座兼有管架場功能，設計載荷30 kN/m2。將生活模塊拆除后，可作為甲板使用，上面可放4 000 kN可變載荷，并滿足平臺升降系統強度規范及使用要求。

尾部甲板由9根14 m工字鋼作為主梁，與“渤海自立號”原船肋骨相接。下部用工字鋼作為斜支撐，分布在槽口兩側，與原平臺肋位相接，制作完加強結構后，依照規范[4]對焊縫進行無損探傷。尾部甲板加強結構及底座質量約為70 t。

安裝“渤海石油281”平臺生活樓模塊(見圖3、圖4)，共計5層，25只集裝箱，質量共250 t；連接管線及電纜，在主甲板選擇適當位置安裝外輸分電箱。重新布置艙室風道，回裝各艙室的進排風機、風筒風帽，對焊縫進行探傷。

圖3 生活模塊更換后平臺布置圖

圖4 生活模塊安裝后視圖

1.2 人行棧橋、錨機移位技術方案

為了滿足“渤海自立號”平臺左舷搭接平臺，使用右舷吊機接船裝卸貨物，將人行棧橋移到左舷船尾，錨機安裝在右舷，拆除電纜棧橋。

1)拆除“渤海自立號”平臺液壓人行棧橋，將棧橋橋體與基座拆解分離后進行吊裝，橋體質量3.8 t，基座質量6.2 t；拆除棧橋踏板及底座，將底座切割位置打磨平整。

2)拆除電纜棧橋整體(包括基座及油柜)。

3)將錨纜前端距澆筑索節2 m處切斷，將錨及澆筑索節移走，更換錨纜；拆除錨機及其控制系統，將錨機底座切割掉，甲板打磨平整；無損拆除錨架。

4)在“渤海自立號”壓載11P艙室內，進行結構加強，制作人行棧橋基座支撐,使用工字鋼及20 mm厚鋼板進行結構加強，制作完成后，按照CCS要求對焊縫進行探傷。

5)左右舷船尾各加裝1個導纜孔[5]，型號為AC310，并制作相應的導纜孔底座，在底座下部艙室內即11P、11S進行結構加強，對加強的結構及導纜孔底座與甲板焊接處的焊縫進行100%MT 和100%UT探傷。

6)將液壓人行棧橋及附屬設施安裝在平臺左舷，控制系統移位，對所有與船體相聯的焊縫進行探傷；連接相關電纜、管線。

7)在右舷船尾相應位置焊接安裝錨機底座[6]，錨機底座使用工字鋼及鋼板，采用加強肋板方式制作，與原錨機底座形式相同，對底座進行強度評估并對焊縫進行探傷。

8)安裝原平臺錨機，更換固定螺栓；控制臺安裝在3#樁室內，控制電纜和動力電纜重新鋪設。

9)錨架安裝在相應位置，在11S艙室內使用工字鋼及20 mm鋼板進行結構加強，并對焊縫進行探傷。

10)安裝錨，試驗收放錨機，調整錨在錨架合適的位置上。

1.3 改造后“渤海自立號”平臺穩性分析

1.3.1 船尾安裝“海洋石油281”生活模塊

依據船舶穩性計算書對“自立號”穩性進行計算如下[7]。

質心縱坐標LCG=22.687 6 m；

浮心縱坐標LCB=22.545 6 m；

縱傾力臂LCG-LCB=0.142 0 m;

縱傾力矩△(LCG-LCB)=9 650.116 kN·m(其中，△為排水量)；

每厘米縱傾力矩MTC=471.313 kN·m；

縱傾值Lt=-△(LCG-LCB)/(100×MTC)=-0.204 7 m；

艉吃水增量△La=-(L/2-LCF)×Lt/L=0.12 m(其中L為平臺縱長，LCF為漂心距中值，LT為平均吃水);

艏吃水增量△Lf=(L/2+LCF)×Lt/L=

-0.09 m;

艉吃水La=LT+△La=1.71 m;

艏吃水Lf=LT+△Lf=1.51 m;

質心垂向坐標KG=4.03 m;

初穩心高GM0=KM-KG=13.670 3 m;

自由液面修正值δh1=0;

修正后的初穩心高GM1=GM0-δh1=13.670 3 m;

可變載荷W=5 400 kN;

剩余可變載荷△W=3 370 kN。

1.3.2 船尾不安裝“海洋石油281”生活模塊，只作為載貨甲板使用[7]

質心縱坐標LCG=22.8 m;

浮心縱坐標LCB=22.545 7 m;

縱傾力臂LCG-LCB=0.254 3 m;

縱傾力矩△(LCG-LCB)=17 257.269 kN·m;

每厘米縱傾力矩MTC=471.268 kN·m;

縱傾值Lt=-△(LCG-LCB)/(100×MTC)=-0.366 2 m; 艉吃水增量△La=-(L/2-LCF)×Lt/L=0.21 m;

艏吃水增量△Lf=(L/2+LC)×Lt/L=-0.16 m;

艉吃水La=L+△La=1.79 m;

艏吃水Lf=L+△Lf=1.43 m;

質心垂向坐標KG=3.7 m;

初穩心高GM0=KM-KG=14.016 9 m;

自由液面修正值δh1=0;

修正后的初穩心高GM1=GM0-δh1=14.016 9 m;

可變載荷W=5 280 kN;

剩余可變載荷△W=6 490 kN。

以上2種作業狀態(工況1質心高度為4.03 m，工況2質心高度為3.7 m)，經計算極限質心高度曲線(見圖5極限質心高度曲線)，在風速36 m/s(完整穩性)、51.5 m/s(完整穩性)、25.8 m/s(破艙穩性)3種工況下都滿足“渤海自立號”的穩性要求[8]。

圖5 極限質心高度曲線

1.4 人行棧橋、錨機移位及生活模塊改造前后對比(見表1)

表1 改造前后對比

2 結束語

通過實施本次改造解決了長期以來結構變形的安全隱患，增加了平臺可變載荷，減輕整船質量，提高了就位靈活性。改造時間安排在平臺特檢回碼頭期間進行，減少對作業影響，改造施工工期約2個月。

安裝3層生活方案為最佳方案(見圖6改造后平臺布置圖及表2改造方式對比)，在完成凹槽底座的制作和生活模塊的試安裝工作，既可以滿足未來項目人員住宿需求，又可以方便拆卸，進行工程支持改造等，且靈活定位平臺功能。

圖6 改造后平臺布置圖

項目改造前安裝0層安裝3層安裝5層平臺住宿總人數/人350150254350可變載荷/kN9960134601196010960平臺總質量/t6698．96348．96498．96598．9

[1] 劉戈，宋克新，張海.海洋平臺棧橋動力分析[J].海洋技術，2009,6(2)：84-87.

[2] 中國船級社.“渤海自立號”操船手冊[R].北京：中國船級社質量認證公司，2011.

[3] 中國船級社.海洋石油281操船手冊[R].北京：中國船級社質量認證公司，2009.

[4] 中國船級社.海上移動平臺入級規范[M].北京：人民交通出版社，2012.

[5] CB/T 34—2007，船用導纜孔[S].

[6] 胡甫才，周勇，向陽，等.錨機基座有限元分析與試驗研究[J].船海工程，2007，36(2):53-56.

[7] 趙成璧，鄒早建.船舶穩性計算程序ESTAB[J].武漢造船，2001(2)：12-14.

[8] 王志榮，錢培英.破艙穩性極限重心高度曲線計算方法介紹[J].中國航海，1990，36(1)：36-37.

The feasibility of the transformation living quarter of BOHAIZILI platform B and the transfer of windlass and trestle bridge are analyzed.The results of the status quo analysis of the BOHAIZILI platform,estimation of renovation work and stability calculation of platform after retrofit indicate that the best way of transformation is feasible,three floors of HAIYANGSHIYOU281 platform are installed.

jack-up platform;accommodation supporting;renovation of B living quarter;stability analysis

張亮(1986-)，男，內蒙古赤峰人，工程師，大學本科，主要從事海洋石油移動平臺管理工作。

U656.6；P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.01.015

2015-10-21