海上平臺模塊鉆機(jī)吊裝裝船作業(yè)方案綜述

劉鳳羽

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452）

1 概述

海上平臺模塊鉆機(jī)是海洋油田開發(fā)過程中不可或缺的鉆井設(shè)施，主要由鉆井設(shè)備模塊（簡稱DES模塊）、鉆井支持模塊（簡稱DSM模塊）、散料灰罐、動力模塊、管纜廊架等組成[1]。目前常用的有HZJ50/315 和HZJ70/450兩種型號模塊鉆機(jī)，最大鉆井井深分別為5 000m和7 000m。不同的鉆井井深、平臺面積及井槽布置會導(dǎo)致模塊鉆機(jī)尺寸和重量的變化，模塊鉆機(jī)DES模塊的吊裝重量一般為900～1 100t，DSM模塊吊裝重量一般為1 100～1 300t[2]。

在模塊鉆機(jī)陸地建造之后需進(jìn)行裝船作業(yè)，常規(guī)的裝船方式有拖拉裝船、SPMT滾裝裝船和吊裝裝船等。場地受限條件較多時一般推薦采用SPMT滾裝裝船[3]，場地條件較好時也可以采用吊裝裝船。吊裝裝船一般分為浮吊裝船和龍門吊裝船兩種方案。

2 浮吊裝船方案

浮吊裝船是海上平臺較多采用的吊裝裝船方式。浮吊裝船一般要考慮模塊鉆機(jī)的重量從而先鎖定目標(biāo)船舶，根據(jù)目標(biāo)船舶的技術(shù)參數(shù)和模塊鉆機(jī)的外形尺寸制定吊裝方案并根據(jù)吊裝方案對各結(jié)構(gòu)物及吊裝索具進(jìn)行受力分析，最后再實施吊裝作業(yè)。以某CEPA平臺輕型模塊鉆機(jī)的DES模塊（結(jié)構(gòu)重量約為384.1t）吊裝為例，根據(jù)該模塊重量選定煙救起重2號為吊裝作業(yè)船，在經(jīng)過計算分析和裝船固定后，根據(jù)吊裝方案實施吊裝作業(yè)。

2.1 船舶技術(shù)參數(shù)

煙救起重2號的主要技術(shù)參數(shù)：

出廠日期：1997年12月4日

錨 ：4.89t×4無桿錨

總長：61.5m

錨鏈（鋼絲繩）：φ40×200m

型寬 ：27.00m φ50×200m

型深：4.5m

吊機(jī)能力：700t/200t/100t

吃水：2.5m（最大3.5m）

吊桿長：75m（吊高50m）

總噸：2 023t

主鉤舷外跨距（60°仰角）：26m

凈噸：681t

副鉤：吊高55m 33m（200t）

燃油：86.54m339m（100t）

CEPA模塊鉆機(jī)裝船采用煙救起重2號船雙鉤固定進(jìn)行吊裝。模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)重量約為384.1t（含40t吊裝輔助工具，如：吊裝撐桿2個，吊索具4套，浮吊鉤頭）。此次吊裝模塊所用浮吊為死把桿，跨距吊鉤距離船艏為26.2m，由煙救起重2號船吊裝曲線表可查得；所用吊鉤的起重能力為2×350t，即700t。煙救起重2號船吊模塊無論在碼頭吊起模塊鉆機(jī)還是吊放到裝船上都能滿足設(shè)計要求。

2.2 吊裝分析

根據(jù)模塊鉆機(jī)重量、重心及外形尺寸等情況明確吊裝方案，采用2個臨時吊裝撐桿及4套吊索具完成DES模塊的吊裝作業(yè)，見圖1。

圖1 臨時吊桿及吊裝索具布置圖

經(jīng)過計算，模塊鉆機(jī)結(jié)構(gòu)及吊耳滿足各工況下的受力要求。根據(jù)選用吊索具的長度（表1）進(jìn)行吊索具受力分析計算，2個臨時吊裝撐桿和4套吊索具均滿足使用要求，見表2。

表1 吊索參數(shù)

表2 吊索計算結(jié)果及結(jié)論

2.3 模塊裝船

2.3.1 船舶就位

煙救起重2號船碼頭就位：煙救起重2號船將船尾左右兩個錨分別拋在距船尾200m處，艏頂碼頭，調(diào)整好船位，距離碼頭邊緣不能超過3m；重任503號暫時放置于煙救起重2號船一側(cè)待命。

2.3.2 模塊吊裝

①掛扣：按吊索分布圖雙鉤掛扣，并在模塊一個支腿上合適位置拴好拖拉繩；

②切除筋板：起吊到50～80t時，檢查吊索和卸扣的狀態(tài)正常后，將模塊固定點全部切割；

③模塊提起約1m后，煙救起重2號船在德濱、德港2艘拖船配合下遠(yuǎn)離碼頭，船艏距碼頭前沿不得少于68m；

2.3.3 模塊就位

①松開煙救起重2號在重任503號一側(cè)的纜繩。

②重任503號向前移泊，直至懸空的模塊正對4個滑靴后，停駁。

③煙救起重2號船艏兩卷揚機(jī)絞纜，向前移動，至模塊4個支腿處于滑靴正上方。

④調(diào)整4個支腿位置，落鉤，并用焊接筋板固定。

⑤待模塊初步固定后，方可卸下索具。

吊裝裝船過程示意見圖2。

圖2 吊裝裝船過程示意圖

3 龍門吊裝船

當(dāng)場地具備船塢或者凹式港池及龍門吊時，也可以采用龍門吊裝船的方案。以某7 000m模塊鉆機(jī)建造項目DES模塊吊裝裝船為例，根據(jù)模塊重量選定使用1 600t龍門吊完成DES模塊（928t）的吊裝裝船作業(yè)。在經(jīng)過相關(guān)計算分析后，根據(jù)吊裝方案實施吊裝作業(yè)。

3.1 龍門吊技術(shù)參數(shù)

軌距×基距：100×40m 起升高度：88m

行走速度：28m/min 大車最大輪壓：＜600kN

上小車：

起重能力：2×400t 起升速度：0.3-3-6m/min

行走速度：2.9～29m/min

下小車：

起重能力：800t 起升速度：0.3-3-6m/min

行走速度：2.9～29m/min

3.2 吊裝方案

DES模塊（928t）的吊裝方案如圖3所示。使用龍門吊主鉤和輔鉤完成吊裝。根據(jù)吊裝方案進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、吊點及吊裝索具計算，確保各吊裝物的受力安全。同時采用必要的臨時吊桿以保證吊裝索具的角度和形態(tài)。

圖3 DES模塊吊裝方案

3.3 吊裝作業(yè)過程

（1）結(jié)構(gòu)工程師、吊裝總指揮確認(rèn)吊裝物、吊裝環(huán)境、吊裝準(zhǔn)備、安全措施等準(zhǔn)備就緒，具備吊裝環(huán)境，作業(yè)環(huán)境風(fēng)力＜4級，白天、能見度好。

（2）啟動吊車，放鉤至離地面500mm高度。

（3）施工人員按照口令將吊裝鋼絲繩掛在起重鉤上。

（4）施工人員將鋼絲繩下段卸扣與吊耳連接，并懸掛防風(fēng)拉鎖。

（5）人員撤離后，兩車根據(jù)指揮口令緩慢起升吊鉤，至鋼絲繩繃緊，檢查吊耳鋼絲繩卸扣之間的相互對應(yīng)關(guān)系。

（6）上下小車逐漸加力，比吊裝噸位＜100t，然后3鉤同時提升，將模塊吊離地面200mm，靜止10min。無異樣，繼續(xù)提升，然后水平移動，提升高度及速度不宜過高。

（7）根據(jù)指揮口令，龍門吊按照行走路線向裝船區(qū)域沿移動。

（8）駁船調(diào)載及系泊好，模塊緩慢放置在駁船上，船系泊總指揮與吊裝總指揮溝通順暢，吊裝總指揮服從船舶總指揮命令，最后將模塊安全的放置在駁船上。

（9）模塊放置后，即可裝焊固定工裝。

4 吊裝方案應(yīng)用限制

對于采用浮吊裝船方案，需考慮碼頭自身基礎(chǔ)條件、帶纜樁、錨點等對于方案的限制。由于需要將模塊由建造場地移動至碼頭前沿，一般需要提前部署滑道及拖拉裝置，使模塊能夠被移動至浮吊的吊裝半徑范圍內(nèi)。在模塊由滑道移動時，同時也受碼頭資源排布的限制，需要合理安排場地資源，及時清空滑道前的障礙。在使用固定式吊臂的浮吊時（如煙救起重2號700t）需要浮吊或者駁船進(jìn)行二次就位。使用全回轉(zhuǎn)吊臂浮吊（如德瀛1 700t）時不需要進(jìn)行二次就位，但是船舶費用較高。船舶就位和吊裝時需要考慮水深及潮汐對吊裝作業(yè)的影響。

對于采用龍門吊裝船方案，需場地具備船塢或者凹式港池供船舶停靠。龍門吊存在吊裝高度的限制，應(yīng)不小于40m吊高。由于DES模塊安裝井架后高度較高，龍門吊資源應(yīng)在吊裝前盡早鎖定，避免由于龍門吊因需完成其他作業(yè)任務(wù)導(dǎo)致需要DES模塊井架拆除以避讓其運行空間的問題。

5 結(jié)論及建議

海上平臺模塊鉆機(jī)的吊裝裝船一般采用浮吊和龍門吊兩種吊裝方案。在選擇吊裝方案時應(yīng)充分考慮模塊鉆機(jī)建造場地和碼頭的自然條件，根據(jù)模塊鉆機(jī)的重量鎖定合適的目標(biāo)船舶，再根據(jù)船舶技術(shù)參數(shù)制定合理的吊裝技術(shù)方案。同時根據(jù)吊裝方案對結(jié)構(gòu)物、吊裝索具、吊點等進(jìn)行必要的受力計算分析，保證吊裝作業(yè)的安全。

浮吊和龍門吊兩種吊裝方案均存在一定的應(yīng)用限制條件。在模塊鉆機(jī)建造場地選址時應(yīng)充分考慮工期和場地資源排布計劃。根據(jù)實際項目經(jīng)驗，龍門吊裝船費用較低，限制條件較少，如果資源條件允許，建議優(yōu)先采用此方案。