深水導管架滑移裝船技術研究

第一作者簡介：王彪（1985-），男，海洋工程（結構）工程師。研究方向為海洋工程結構物安裝。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.21.005

摘" 要：該研究以“海基一號”導管架為例對深水導管架滑移裝船進行技術研究，從設備選型布局、拖拉點設計、滑道鋪設、碼頭強度校核、駁船系泊及駁船調載等多個方面進行技術分析，為深水導管架裝船提供較為合理的滑移裝船技術方案。該項技術能夠指導深水導管架滑移裝船設計與施工，為深水油氣開發建設大型結構物裝船領域提供技術基礎。

關鍵詞：深水導管架；滑移裝船；摩擦力；駁船；滑道

中圖分類號：TE95" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）21-0020-04

Abstract： This study takes \"Haiji-1\" jacket as an example to study the technology of slip loading of deep-water jacket. Technical analysis is carried out from the aspects of equipment selection and layout， towing point design， slide laying， wharf strength check， barge mooring and barge load regulation， in order to provide a more reasonable slip loading technical scheme for deep-water jacket loading. This technology can guide the design and construction of deep-water jacket slip loading， and provide technical basis for deep-water oil and gas development and construction of large-scale structural loading.

Keywords： deep-water jacket; slip loading; friction; barge; slide

導管架平臺是世界范圍內海上油氣田開發應用最為廣泛的固定式平臺，目前應用水深已經超過400 m。隨著我國海上油氣勘探開發逐步走向深水，近年來，300 m級深水導管架平臺已經從探索階段走向發展階段[1]，同時，我國深水導管架平臺的設計、建造及安裝技術也逐步走向成熟。

深水導管架是平臺支撐的根本，深水導管架的裝船、運輸[2]及海上安裝[3]相比于百米水深的導管架面臨著設計難度大、施工風險高、船舶裝備受限等一系列難題。

導管架裝船按照裝船方式可以分為吊裝裝船、滑移裝船、軸線車裝船[4]等。而滑移裝船又分為拖拉絞車裝船和拉力千斤頂裝船，前者適用于重量較輕的結構物，后者適用于大型結構物的裝船。本文以“海基一號”深水導管架裝船為例，對300 m水深級深水導管架滑移裝船技術進行研究。

1" 深水導管架

深水導管架平臺通常采用臥式建造[5]，建造完工后采用滑移裝船的方式拖拉至導管架下水駁船。“海基一號”導管架按照百年一遇的惡劣海況設計[6]，設計高度302 m，設計重量達到3萬t。“海基一號”（圖1）是我國首次嘗試深水導管架平臺開發的模式，其將生產系統從水下搬到了平臺上，具有開發投資低、生產成本低、國產化率高的顯著優勢，其的成功應用為有效開發我國中深水海域的油氣資源開拓了一條新路[7]。

2" 導管架滑移下水駁船

“海基一號”平臺作為已建成的亞洲第一深水導管架平臺，對現有船舶裝備能力挑戰巨大，在全球范圍內能夠完成3萬t級導管架滑移下水的駁船僅荷蘭的“H-851”和中國的“海洋石油229”（圖2）。“海洋石油229”船設計導管架下水能力38 500 t，為“前窄后寬”船體結構，船艏50 m區域寬42 m，船艉150 m區域寬65 m，中間15型寬漸變，設計型深14.25 m。主要船舶技術參數見表1[8]。

3" 滑移裝船技術研究

3.1" 導管架裝船設備

根據DNV·GL規范要求，導管架滑移裝船的摩擦力應選取啟動摩擦系數0.25，滑移摩擦系數0.08，裝船設備提供的拉力應同時具備上述2種工況，以保證裝船作業具有足夠的拉力。經過計算，所需啟動拉力即最大啟動靜摩擦力F靜=G×9.8×0.25=30 000×9.8×0.25=73 500 kN；最大滑移摩擦力F摩=G×9.8×0.08=30 000×9.8×0.08=23 520 kN。

通過摩擦力計算，結合當前市場上常用裝船設備，選用8臺9 000 kN拉力千斤頂（圖3）作為主要裝船設備，4臺4 000 kN液壓千斤頂作為導管架啟動設備，此套系統可以提供裝船啟動拉力F啟=9 000×8+4 000×4=88 000 kN，提供滑移拉力F滑=9 000×8=72 000 kN。F啟＞F靜且F滑＞F摩，裝船設備能夠滿足“海基一號”導管架裝船能力需要。

3.2" 導管架裝船拖點設計

深水導管架由于采用臥式進行建造，其長度大于下水駁船長，導管架在駁船上運輸布置時探出駁船艏艉兩端。受其影響，導管架裝船拖點僅能設計在滑靴的兩側，采用前后2排交錯布局的方式（圖4），而駁船一側錨點同樣需要在高度和寬度上與拖點保持一致（圖5），同時要嚴格控制高度，避免與導管架發生干涉。

3.3" 導管架滑移滑道

導管架滑移滑道作為重要的承重導向結構，分為陸用滑道及船用滑道。陸用滑道除用于導管架承重導向作用，還是導管架建造過程中最重要的支撐結構[9]。船用滑道通常與駁船甲板進行焊接固定，用于導管架裝船、運輸及導管架固定。為進一步降低導管架裝船過程中的摩擦力，滑道表面采用鋪設特氟龍板的方式使導管架裝船過程由“木頭-鋼”的接觸形式變為“木頭-特氟龍板”接觸形式[10]，從而降低導管架裝船的摩擦系數。特氟龍板的鋪設方式如圖6所示。

深水導管架裝船對碼頭的承載力要求較高，在設計階段應對碼頭強度進行校核計算（圖7），并增加陸用滑道與碼頭的接觸面，以減小對碼頭的壓強（圖8）。

鑒于導管架探出駁船艏艉兩端，導管架滑移下水滑動后，探出船艏的部分滑靴將逐漸重新進入滑道。在船用滑道靠近船艏一側設計導向滑道（圖9），滑道面采用大直徑圓弧設計，能夠更好地引導滑靴滑動，同時降低滑道棱角對滑靴底部破壞的風險。

3.4" 駁船系泊

導管架裝船設備及滑道等安裝后，導管架下水駁船艉靠碼頭進行系泊，駁船設計采用8根系泊纜繩系泊，每根系泊纜繩均采用液壓絞車輔助收放（圖10）。根據DNV規范要求，整套系泊系統按照風速20 m/s，表面流速1 m/s，有義波高1 m進行系泊計算，系泊系統應具備3倍以上的安全系數。

3.5" 駁船調載

依據DNV規范，導管架裝船期間應保持船用滑道和陸地滑道高差在±25 mm范圍之內。通過實時調整駁船各壓載艙水量來抵消潮汐及導管架載荷轉移的影響，通過調載計算分析[11]，“海基一號”導管架裝船時間約為30 h，在調載計算時還應考慮船舶型深能否滿足最高潮和最低潮時調載要求，以及漲落潮速率對調載設備的要求（圖11）[12]。“海洋石油229”壓載艙布局圖如圖12所示。4" 結束語

深水導管架滑移裝船技術是為適應深水油氣開發建設而開發的一項新的技術，該項技術已經在“海基一號”導管架裝船作業中得以示范應用。本文以“海基一號”導管架為例，對深水導管架滑移裝船技術進行研究，為“海基一號”導管架裝船設計提供了較好的解決方案，工程應用中應結合大型裝船設備的特點，對作業過程中的細節進行補充梳理，使該項技術體系更加完善。

我國深水海洋工程能力建設已經從探索階段逐步走向大規模發展階段[13]，深水導管架滑移裝船技術提升了我國深水油氣平臺安裝設計能力，對海洋工程領域的技術發展起到了很好的促進作用。

參考文獻：

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