程世明 潘方豪 殷俊俊

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海200011）

“TIGER”號深水鉆井船錨泊系統(tǒng)設計

程世明 潘方豪 殷俊俊

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海200011）

海洋深處是石油開發(fā)的寶藏，因此人們對深水鉆井船的需求也日益增加。錨泊定位系統(tǒng)被許多鉆井船所采用，是鉆井船的重要組成部分。文章闡述“TIGER”號深水鉆井船錨泊系統(tǒng)的設計過程，為同類型船錨泊系統(tǒng)的設計分析提供參考。

深水鉆井船；錨泊定位系統(tǒng)

引 言

鉆井船是具有傳統(tǒng)船形的鉆井裝備，在船體舯部有月池開口用于鉆井作業(yè)，具有可變載荷大和機動靈活的優(yōu)點，廣泛應用于深遠海的油氣勘探開發(fā)。鉆井船在鉆井作業(yè)時，需具備一定的定位能力，即在風、浪、流環(huán)境載荷的作用下保持一定范圍內的水平位移，以免造成鉆井隔水管的損壞。

目前，深水鉆井船的定位方式包含錨泊定位和動力定位兩種，其中動力定位的應用更為廣泛。錨泊定位由于具備成本低廉且無環(huán)境污染的優(yōu)勢，從而得到較多應用。海洋鉆井平臺在發(fā)展過程中主要有傳統(tǒng)的懸鏈線和張緊索系泊系統(tǒng)?！癟IGER”號深水鉆井船就采用懸鏈線錨泊定位方式。鉆井船為船形裝置，不同方向所受環(huán)境力差別很大，所以其布錨方式與平臺裝置不同，設計時應予以考慮。錨泊定位系統(tǒng)的確定主要取決于船型、環(huán)境條件（波高、周期、風速、流速、水深等）和作業(yè)要求，現(xiàn)介紹該船錨泊定位系統(tǒng)的設計。

1 錨泊系統(tǒng)設計

1.1 鉆井船概況

“TIGER”號鉆井船屬緊湊型鉆井船，采用前傾首柱、方尾和首樓型式，具備無限航區(qū)能力，采用柴電推進系統(tǒng)。該船在東南亞海域作業(yè)，設計作業(yè)水深914 m（3 000 ft），最大作業(yè)水深可擴展至1 524 m（5 000 ft）?！癟IGER”號鉆井船的主尺度如表1所示，總布置見圖1。

表1 “TIGER”號鉆井船主尺度 m

圖1 “TIGER”號鉆井船總布置概貌圖

1.2 作業(yè)工況

在進行定位錨設計之前，必須確定鉆井船的作業(yè)工況，此處作業(yè)工況即為鉆井船作業(yè)時的環(huán)境條件。

“TIGER” 號鉆井船作業(yè)于東南亞海域。東南亞海域的氣候以季風為主，但是易出現(xiàn)臺風。在每年11月到次年3月期間以東北方向季風為主，5月到10月以西南方向季風為主，且東北方向季風更為惡劣。因此在錨泊系統(tǒng)設計時，選取十年一遇的東北方向季風海況為作業(yè)工況。該船設計為出現(xiàn)臺風時停止作業(yè)，所以僅選取一年一遇臺風海況進行錨泊系統(tǒng)的校核，即為自存工況。作業(yè)工況和自存工況的風浪流條件見表2、表3。

表2 東北方向季風海況（作業(yè)工況）

表3 一年一遇臺風海況（自存工況）

1.3 錨泊形式

參考國外相似鉆井船的錨泊系統(tǒng)以及相關工程經驗，“TIGER” 號初步選用8點定位方式，如圖2所示。錨索為鋼絲繩+錨鏈組合系統(tǒng)，具體參數(shù)見表4。

表4 纜-鏈錨索系統(tǒng)組成及參數(shù)

2 錨泊系統(tǒng)分析

本船錨泊系統(tǒng)根據(jù)ABS相關規(guī)范和美國石油學會API-RP-2SK進行設計?！癟IGER”號在發(fā)生臺風時撤離，該錨泊系統(tǒng)分別按照作業(yè)工況和自存工況進行分析，包含完整工況和單纜破斷工況。

2.1 設計標準

裝置偏移的限制要求是由立管等水下設備的限制條件確定的。極限張力以錨索最小破斷強度（MBS）的百分率表示。ABS規(guī)范、API-RP-2SK用于不同工況、準靜力分析方法的極限張力和等效安全系數(shù)以及拖曳埋置式錨的安全系數(shù)列于表5。

圖2 “TIGER”號鉆井船布錨示意圖

表5 極限張力和安全系數(shù)

2.2 錨泊系統(tǒng)分析結果

采用準靜力分析法，經過分析軟件計算，具體分析結果見表6以及下頁表7。

表6 錨泊分析結果 —— 十年一遇季風條件（作業(yè)工況）

表7 錨泊分析結果 —— 一年一遇臺風條件（自存工況）

表6、表7中的數(shù)據(jù)表明，作業(yè)工況和自存工況下環(huán)境載荷為NE、N-NE方向時錨索張力的安全系數(shù)及錨的載荷滿足ABS/API-RP-2SK的要求。

3 錨泊系統(tǒng)配置和布置

根據(jù)定位分析確定“TIGER”號錨泊系統(tǒng)最終配置如下：

（1）錨：12 t Stevpris Mk6大抓力錨8只；

（3）錨絞車：雙滾筒電動錨絞車4臺；

除以上主要設備外，錨泊定位系統(tǒng)還包括立式絞盤、錨架、羊角滾輪導纜器和錨鏈管等輔件。

3.1 錨泊系統(tǒng)布置

“TIGER”號鉆井船8點錨泊定位系統(tǒng)首尾各4點，首部與尾部布置類似，本文僅以尾部布置為主進行介紹。尾部錨泊設備布置于主甲板，4臺導纜/鏈器依次排列于船尾，將錨索引向船外與錨連接。2臺雙滾筒電動錨絞車布置于尾部絞車艙。尾部錨泊系統(tǒng)具體布置見下頁圖3。

3.2 錨絞車

本船配備4臺雙滾筒電動錨絞車。該錨絞車容繩量為3 000 m（15層），支持負載為660 t。低速狀態(tài)下，中間層（第8層）的拉力為180 t，只能收存鋼絲繩，可在機旁操作或駕駛室控制，附屬設施有錨索張力測量及指示儀、錨索拋出長度指示儀、錨索拋出速度指示儀等。該錨絞車的外形及各主要部件見下頁圖4。

3.3 導纜/鏈器

導纜/鏈器是將錨索從船內引出船外的導向裝置。本船配置的導纜/鏈器允許89 mm鋼絲繩和76 mm錨鏈通過，水平安裝于甲板邊緣。該導纜/鏈器的外形如圖5所示。

圖3 “TIGER”號鉆井船尾部錨泊布置

圖4 “TIGER”號鉆井船雙滾筒電動錨絞車

圖5 “TIGER”號鉆井船水平導纜/鏈器

4 結 論

深水鉆井船采用錨泊定位方式有利有弊，但錨泊定位方式具有成本低廉、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點，故在許多深水鉆井船上仍然得到應用。本文以“TIGER”號鉆井船為工程對象，闡述了錨泊定位系統(tǒng)設計分析過程，并給出錨泊系統(tǒng)在船上的具體布置。本文的研究結果可為相似深水鉆井船或工程船的錨泊定位系統(tǒng)設計提供參考。

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Design of anchor mooring system for deep-water drilling ship “TIGER”

CHENG Shi-ming PAN Fang-hao YIN Jun-jun
(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)

The deep-water drilling ships become increasingly demanded because there is treasure of oil development in deep ocean.Anchor mooring positioning system has been used by many drilling ships as important components.This paper elaborates the design procedure of the anchor mooring positioning system for deep-water drilling ship “TIGER”, which can provide references for the design and analysis of the anchor mooring positioning system on the similar deep-water drilling ships.

deep-water drilling ship; anchor mooring positioning system

U664.4

A

1001-9855（2016）06-0081-06

2016-06-15；

2016-07-19

程世明（1989-），男，助理工程師，研究方向：船舶與海洋工程舾裝設計與研究。潘方豪（1978-），男，研究員，研究方向：船舶與海洋工程舾裝設計與研究。殷俊?。?982-），男，工程師，研究方向：船舶與海洋工程舾裝設計與研究。

10.19423/j.cnki.31-1561/u.2016.06.081