周啟智，王志華，陳朝俊，王 平，黃 波

（廣新海事重工股份有限公司，中山528437）

1 引言

中東和東南亞等地區(qū)對LIFTBOAT需求正在不斷增加，這一船型有望最終取代居住工作駁船。該地區(qū)受11月至3月季風(fēng)季節(jié)的影響，海域狀況不穩(wěn)定，而居住工作駁船無法在這種情況下運營。因此，該地區(qū)季風(fēng)季節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)由氣候原因造成的工作延期，由此帶來大量的資金損失。相比之下，LIFTBOAT能夠在季風(fēng)季節(jié)更加安全地工作，因而石油公司更傾向于使用LIFTBOAT。惡劣天氣造成的昂貴延遲以及LIFTBOAT所能提供的更高安全性，是推動石油公司選擇LIFTBOAT的重要原因。

2 主要功能及技術(shù)參數(shù)

該船為雙殼、雙機、雙槳、全回轉(zhuǎn)舵槳推進、帶4個圓柱形樁腿、齒輪齒條升降的自升自航式鋼質(zhì)修井船，由主船體（帶上層建筑）、樁腿及其相關(guān)結(jié)構(gòu)（帶樁靴）、升降系統(tǒng)、推進裝置和高壓泥漿系統(tǒng)等主要部分組成。母型船長55 m、寬43 m，該LIFTBOAT根據(jù)中東船東的作業(yè)要求，并結(jié)合我司船塢的特點，最終優(yōu)化后選取船長69.6 m、型寬38 m，現(xiàn)主船體為長方體，首尾隨推進器布置有平緩過渡，平行中體占船長約80%，主船體為縱骨架式，首部設(shè)4層甲板室上層建筑，提供巨大的住宿空間；船體的升降系由齒輪齒條驅(qū)動4跟圓柱形樁腿實現(xiàn)，升降系統(tǒng)由VFD變頻電動控制，樁靴為圓形。

該LIFTBOAT主要適用于水深5～60 m范圍海域的油田，為各種工作平臺、鉆井平臺提供修井業(yè)務(wù)。主甲板提供1 000 m2甲板面積，配備大型API桁架式起重吊機，能完成各功能橇塊在海上運輸、吊運以及組裝，為鉆修機提供迅速、經(jīng)濟的運輸和作業(yè)區(qū)域，實現(xiàn)近距離快速搬遷和工作，可變載荷達到1 400 t；自帶航行推進器與控制系統(tǒng)，航速大于6 kn；通過4錨絞車定位系統(tǒng)，能夠固定在海上平臺及其他海上結(jié)構(gòu)旁邊，并滿足II類危險區(qū)工作要求。該船可滿足150人住宿、就餐、醫(yī)療、辦公的要求。

該LIFTBOAT是根據(jù)美國船級社（ABS）的相關(guān)規(guī)范及IMO對LIFTBOAT的相關(guān)要求進行設(shè)計、建造和檢驗。

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

2.2 作業(yè)海區(qū)的自然環(huán)境條件及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

見表1。

表1 作業(yè)海區(qū)的自然環(huán)境條件及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

2.3 環(huán)境條件參數(shù)

3 總布置

主船體采用縱骨架式結(jié)構(gòu)，舷側(cè)縱橫艙壁及兩端封板采用橫骨架式結(jié)構(gòu)，樁腿采用圓形結(jié)構(gòu)，設(shè)5道水密分隔。樁腿外部設(shè)有齒條，內(nèi)部設(shè)有縱向桁材和撐桿（與齒條對齊）。

該LIFTBOAT總布置見圖1。船上設(shè)2道縱向水密分隔、4道橫向水密分隔，將主甲板下艙室從首至尾依次劃分為5個區(qū)域：首部首側(cè)推艙；起居處所；泥漿泵艙；機艙和尾部舵機艙。其中：首側(cè)推艙布置8 t隧道式側(cè)推器；主甲板下起居處所布置更衣室、廚房、餐廳、食品冷庫、健身房、會議室和電影室；泥漿泵艙布置泥漿艙、高壓泥漿系統(tǒng)；機艙布置主要的機械設(shè)備，如2臺主機、4臺柴油發(fā)電機、油水分離器，泵浦和污水處理器等輔助設(shè)備，舵機艙布置2套全回轉(zhuǎn)舵槳推進器。主體四角分別布置4條圓形樁腿及其升降系統(tǒng)及其機構(gòu)，起升系統(tǒng)布置在遮蔽的起升系統(tǒng)控制站，

主甲板以上上布置4層甲板室，其中主甲板、首樓甲板和上首樓甲板布置12個單人間、17個雙人間、26個4人間；頂層甲板室為駕駛室和候機室；4套救生艇布置在上首樓集合站兩旁；直升機平臺布置在駕駛室頂部前方。

主甲板布置2臺海工吊機，其中左舷尾部布置1臺200t繞樁式海工吊機，右舷FR55處布置1臺20 t吊機，2臺吊機能完全覆蓋主甲板工作區(qū)域，滿足修井包吊運組裝及貨物對內(nèi)對外移位吊運作業(yè)；主甲板四角布置4臺定位絞車系統(tǒng)，通過4錨絞車定位系統(tǒng)，LIFTBOAT能夠固定在海上平臺及其他海上結(jié)構(gòu)旁邊，承擔(dān)繁重的工作。

圖1 LIFTBOAT側(cè)視示意圖

4 推進系統(tǒng)及船舶電站

基于母型船的資料，對該LIFTBOAT的推進系統(tǒng)及船舶電站進行優(yōu)化，雙機、雙槳、全回轉(zhuǎn)舵槳推進。配置2臺額定功率1 700 kW的高速主機，通過船體內(nèi)中間軸連接2臺額定功率1 700 kW的全回轉(zhuǎn)舵槳推進器；首部配置1臺約500 kW導(dǎo)管式推進器；機艙設(shè)有4臺1 000 kW的柴油發(fā)電機，上建安裝1臺400 kW應(yīng)急柴油發(fā)電機。

5 起升系統(tǒng)

該LIFTBOAT升降裝置采用4個圓柱形樁腿，樁腿兩側(cè)布置齒條，樁腿為電控驅(qū)動齒條的升降系統(tǒng)，具備自升式的升降功能，能將LIFTBOAT起升到合適高度，配合鉆井平臺完成各功能橇塊在海上運輸以及組裝，提供迅速、經(jīng)濟的運輸和作業(yè)平臺，實現(xiàn)近距離快速搬遷和工作。該LIFTBOAT的可變載荷高達1 400 t，通過優(yōu)化設(shè)計及配置，比同類型LIFTBOAT高40%，具有更好的經(jīng)濟性及更強的核心競爭力。樁腿長度達到300 ft（91.44 m），可以滿足中東等海域的惡劣海況及環(huán)境要求，自存最大的風(fēng)速達到100 kn，作業(yè)最大風(fēng)速70 kn，設(shè)計環(huán)境要求滿足IMO對船舶要求的接近極限熱帶環(huán)境要求，能夠在酷熱的環(huán)境中連續(xù)工作。

起升系統(tǒng)使用變頻電動控制驅(qū)動系統(tǒng)，相比液壓控制驅(qū)動系統(tǒng)，安全可靠，設(shè)備體積小，輸出功率大，操作和維護方便，無需串油，施工工藝簡單，而且變頻控制驅(qū)動比常規(guī)的啟動方式更加平滑，對電站的沖擊很小，有利于延長設(shè)備的使用壽命。雖然前期的投入成本比液壓驅(qū)動系統(tǒng)要貴，但現(xiàn)場安裝工藝簡單，節(jié)省安裝成本和投產(chǎn)后操作維護的成本。而且變頻系統(tǒng)采用集成優(yōu)化設(shè)計，將起升系統(tǒng)與高壓泥漿系統(tǒng)的變頻系統(tǒng)集成在一起，共用變頻系統(tǒng)的整流部分，將泥漿泵逆變器獨立，簡化了控制流程，節(jié)約了安裝空間，減少日后維護的工作量。而且設(shè)備的布置按照操作功能進行相對集中化布置和控制設(shè)計，設(shè)計成集成化組合屏，實現(xiàn)空間布局的節(jié)約和操控的方便性。

6 高壓泥漿系統(tǒng)

該LIFTBOAT優(yōu)化配置一套高壓泥漿系統(tǒng)，可配合鉆井平臺作業(yè)。泥漿系統(tǒng)由高壓泥漿泵、混合泵、灌注泵、混合漏斗、泥漿艙和攪拌器等主要設(shè)備組成，可分為高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)兩部分：高壓系統(tǒng)壓力達到7 500 psi，主要配合鉆井平臺作業(yè)，實現(xiàn)洗井、鉆井、修井等作業(yè)；低壓系統(tǒng)主要用于不同密度泥漿的配比，可通過加入淡水、鹽水或油，配成水基泥漿或油基泥漿，實現(xiàn)泥漿混合和泥漿循環(huán)。

輸灰過程是半自動輸灰，包裝水泥、砂石等原材料在儲存?zhèn)}堆放，通過履帶或叉車運輸?shù)交旌下┒飞?，進入混合漏斗混合成泥漿。淡水、鹽水或油通過管線輸進入泥漿混合系統(tǒng)，通過閥件控制其用量。

泥漿混合的流程為:散裝水泥、砂石等原材料在混合漏斗中混合，混合泵將混合漏斗中初步混合后原料通過高壓管線輸入入泥漿艙，泥漿艙內(nèi)設(shè)泥漿攪拌器，將原料攪拌混合成泥漿，混合泵同時起循環(huán)的作用不停攪拌循環(huán)；或者可通過主甲板加注站從平臺供應(yīng)船上將泥漿注入泥漿艙。泥漿艙分普通泥漿艙和重金屬泥漿艙，共4個泥漿艙，可存放不同密度的泥漿，供鉆井/修井作業(yè)使用。低壓泥漿系統(tǒng)中，采用總管形式，每個泥漿艙設(shè)注入口和吸入口，分別連到總管上。總管形式比較易于維護，方便清洗和維修更換，灌注泵和混合泵通過管線優(yōu)化設(shè)計實現(xiàn)互為備用功能，甚至在緊急的情況下，高壓泥漿泵可起到灌注泵和混合泵的臨時備用的作用。

泥漿輸送的流程：灌注泵從泥漿艙中吸入泥漿，輸入高壓泥漿泵，通過高壓泥漿泵加壓后從高壓出口送到主甲板作業(yè)區(qū)管線接口，通過GANGWAY步橋架輸送到鉆井平臺上供鉆井平臺作業(yè)需要。高壓泥漿泵出口另設(shè)中壓沖樁分支管系, 分別4個樁腿及樁靴, 供平臺拔樁時沖樁使用。

另外，泥漿系統(tǒng)配沖洗系統(tǒng)，接入海水管線實現(xiàn)泥漿系統(tǒng)清洗，可通過文丘里噴嘴對泥漿艙內(nèi)殘留的泥漿進行高壓沖洗。

7 主要特點

（1）自升自航功能

該LIFTBOAT配置2臺1 700 kW全回轉(zhuǎn)推進器和500 kW首側(cè)推進器，航速達到6 kn，可在海洋作業(yè)區(qū)內(nèi)移動。為滿足定位和作業(yè)需求，設(shè)計4條圓形齒條式樁腿，電控驅(qū)動，速度約為常規(guī)鉆井平臺的1.5～2倍。中東海域作業(yè)水深在60 m以下，該LIFTBOAT滿足其作業(yè)需求，樁腿設(shè)計長度91.44 m（300英尺）。

（2）自帶動力貨物供應(yīng)

該LIFTBOAT配置4臺1 000 kW發(fā)電機和1臺400 kW應(yīng)急發(fā)電機，可滿足各種工況作業(yè)的動力需求，同時其還配置泥漿、鹽水、壓載水、淡水、燃油等艙室及系統(tǒng)，為鉆井和修井作業(yè)提供所需的油、水、氣電等通過管線和電纜輸送到生產(chǎn)平臺。

（3）集成化設(shè)計

按海洋工程的操作習(xí)慣及要求，將起升系統(tǒng)和泥漿系統(tǒng)的變頻驅(qū)動系統(tǒng)進行集成優(yōu)化設(shè)計，簡化了控制流程，優(yōu)化設(shè)備的配置，節(jié)約了安裝空間和成本。

（4）起升系統(tǒng)和泥漿系統(tǒng)采用電控VFD變頻系統(tǒng)

該LIFTBOAT配置西門子電控VFD變頻系統(tǒng)，采用12脈整流技術(shù)，相比國內(nèi)配套的液壓系統(tǒng)或6脈整流系統(tǒng)，能極大減低電網(wǎng)諧波干擾。對關(guān)鍵控制模塊采用冗余配置方案，提高其電控系統(tǒng)的可靠性和先進性，滿足ABS船級社的要求。

8 結(jié)論

該LIFTBOAT作業(yè)靈活，作業(yè)成本低，降低了油田開發(fā)的綜合成本；改變傳統(tǒng)模式的平臺作業(yè)方式，船上集成了各種功能和關(guān)鍵技術(shù)，是一個集自航、自升、輔助、修井、居住、吊運的船型，適用于無限航區(qū)，具有4錨定位功能，裝載能力大，噪音振動小，可作業(yè)于惡劣環(huán)境。

[1]常雙利.LIFTBOAT平臺在海洋油田的應(yīng)用分析[J].石油機械 ，2010，38（1）.

[2]何炎平，龔閩.一種自升自航式修井作業(yè)船的方案設(shè)計[J].中國海上油氣工程，2002，14（5）.