于 洋，王曉華，李志強(qiáng)，張 興，李 思，王 超

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520）

張力腿平臺(tái)干塢內(nèi)合攏建造方案初探

于 洋，王曉華，李志強(qiáng)，張 興，李 思，王 超

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520）

描述了張力腿平臺(tái)的典型形式，分別闡述了上部組塊和船體的建造方案。選取船塢為上部組塊和船體總裝合攏場(chǎng)地，提出3種總裝合攏方案，與海上合攏方案進(jìn)行比較，并論述了張力腿平臺(tái)合攏后的出廠方案，指出干塢內(nèi)建造、總裝合攏方案與陸地建造、海上合攏相比，可節(jié)省大量資源，避免海上操作不確定因素對(duì)其的影響。

張力腿平臺(tái)；船塢；船體；合攏方案

在20世紀(jì)90年代前，世界油氣開(kāi)發(fā)主要集中在400 m以?xún)?nèi)常規(guī)水深范圍。淺水油氣開(kāi)發(fā)技術(shù)、工藝和裝備的完善，為相關(guān)部門(mén)向深水和超深水采油提供了必要的條件。據(jù)已有統(tǒng)計(jì)，世界上約有65座可以在750 m以上深水區(qū)作業(yè)的半潛式平臺(tái)和鉆井船，而能在千米以上深水海域有效工作的僅有25座。隨著深海開(kāi)發(fā)形勢(shì)的不斷推進(jìn)，適應(yīng)深海作業(yè)的海工制造業(yè)面臨著異常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

經(jīng)國(guó)內(nèi)外海洋工程專(zhuān)家潛心研究而設(shè)計(jì)出具有高強(qiáng)度、低造價(jià)順應(yīng)式平臺(tái)（Compliant Platform）在隨后幾十年中迅速發(fā)展，被廣泛應(yīng)用，而適用于300～1 500 m較深水域的張力腿平臺(tái)（Tension Leg Platform,TLP）便是其典型形式。經(jīng)過(guò)近幾十年的生產(chǎn)實(shí)踐，張力腿平臺(tái)被證實(shí)是深海油氣生產(chǎn)的最佳形式。

本文第一部分簡(jiǎn)要敘述了張力腿平臺(tái)的類(lèi)型，并選取典型形式作為本文的研究對(duì)象；第二部分分別描述了上部組塊和船體兩部分的建造，選定船塢為總裝建造和合攏場(chǎng)地，提出3種方案，并與傳統(tǒng)陸地建造、海上合攏方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較；最后簡(jiǎn)要論述了平臺(tái)出塢方案，并總結(jié)全文。

1 TLP典型結(jié)構(gòu)形式

張力腿平臺(tái)作為典型順應(yīng)式平臺(tái)，按結(jié)構(gòu)形式可分為一代平臺(tái)和二代平臺(tái)，其中，一代平臺(tái)上部組塊輪廓均為四邊形，體積大且造價(jià)高，適用于大型油氣田開(kāi)發(fā)，Hutton TLP便是一代平臺(tái)的典型案例；二代平臺(tái)在一代的基礎(chǔ)上優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使其更適應(yīng)于惡劣的海洋環(huán)境，其造價(jià)大大降低。二代平臺(tái)主要包含Extended TLP、MOSES TLP和SeaStar TLP3個(gè)系列，而Extended TLP具有相對(duì)對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)形式，易于模塊化建造，是目前較為流行的平臺(tái)形式。張力腿平臺(tái)一般由五大部分組成，分別是平臺(tái)上體、立柱、下體（浮箱）、張力腿系泊系統(tǒng)和錨固基礎(chǔ)，本文將平臺(tái)上體稱(chēng)為上部組塊，立柱和浮箱下體統(tǒng)稱(chēng)為船體。張力腿平臺(tái)如圖1所示。

圖1 張力腿平臺(tái)示意圖

2 張力腿平臺(tái)建造、合攏及出廠方案

2.1 上部組塊和船體建造、總裝流程

上部組塊一般包括原油處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、鉆井系統(tǒng)和化學(xué)注入系統(tǒng)等，與一般海洋上部平臺(tái)組塊無(wú)較大區(qū)別，且目前海工平臺(tái)上部組塊建造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。為了節(jié)省運(yùn)輸資源，這里提出建造流程“單向性原則”，即應(yīng)保證每一建造環(huán)節(jié)在整個(gè)流程中出現(xiàn)且僅出現(xiàn)一次，以最大程度節(jié)省運(yùn)輸?shù)荣Y源。因此，在上部組塊各層甲板預(yù)制完成并舾裝結(jié)束后，運(yùn)輸至干塢吊裝區(qū)域進(jìn)行一體化建造，其后由龍門(mén)配合進(jìn)行上部組塊總裝建造，主要建造流程如圖2所示。

對(duì)于船體部分，每個(gè)立柱分為柴油艙、壓載艙、機(jī)械艙和淡水艙等艙室，可以在允許范圍內(nèi)利用平面分段流水線(xiàn)進(jìn)行分段預(yù)制。分段預(yù)制完畢并舾裝后，在塢外場(chǎng)地進(jìn)行一體化建造，船體合攏工作同樣在塢內(nèi)進(jìn)行，其建造流程如圖3所示。

2.2 上部組塊與船體合攏方案

圖4為張力腿平臺(tái)海上合攏方案，主要分為浮吊法和浮拖法。不難看出，此方式對(duì)浮吊及船舶資源的要求比較高，同時(shí)，受海上因素的影響，風(fēng)險(xiǎn)高且船舶租賃費(fèi)用不菲。鑒于此，本文充分利用陸地資源，以干塢為總裝合攏場(chǎng)地，提出不同的上部組塊和船體合攏方案。

圖2 上部組塊建造流程

圖3 船體建造流程

圖4 張力腿平臺(tái)傳統(tǒng)合攏方案

就一般海工建造場(chǎng)地而言，船塢通常配有千噸級(jí)龍門(mén)吊，塢外配有門(mén)機(jī)起重機(jī)，可覆蓋船塢內(nèi)外上萬(wàn)平方米的吊裝作業(yè)區(qū)域，為上部組塊和船體一體化建造、合攏提供充足的建造資源。此外，船塢自帶引船系統(tǒng)，可為合攏后的張力腿平臺(tái)的引航出廠作業(yè)提供便利。基于以上建造資源，對(duì)于上部組塊與船體的合攏作業(yè)，提出以下3種方案。

2．2．1 上部組塊頂升，船體分段滑移

以上部組塊建造區(qū)域?yàn)橹行模瑢⒋w分為兩部分分布于上部組塊兩側(cè)，分別進(jìn)行總裝建造，然后利用ALE重型升降裝置將上部組塊頂升至合適高度，利用液壓滑移系統(tǒng)將船體向上部組塊下方中心滑移，進(jìn)而完成合攏，如圖5所示。

2．2．2 上部組塊提升，船體整體滑移

與方案一思路類(lèi)似，同樣利用船體滑移和上部組塊頂升方式完成合攏，但是上部組塊的提升方式略有差別，且船體作為一個(gè)整體滑移至上部組塊下方完成合攏，如圖6所示。

2．2．3 上部組塊滑移后提升

與前2種方案思路不同，方案3滑移對(duì)象為上部組塊，將ALE提升油缸裝置安裝在船體立柱上方，利用船體立柱結(jié)構(gòu)高度將上部組塊提升至設(shè)定位置，進(jìn)而完成兩部分合攏，如圖7所示。

圖5 方案一合攏示意圖

圖6 方案二建造示意圖

對(duì)于這3種建造方案，上部組塊和船體均在干塢內(nèi)利用船塢自身及其配套資源完成總裝建造，結(jié)合滑移和提升技術(shù)完成兩部分合攏。相比于浮吊法和浮托法，這些建造方案可充分利用陸地資源，排除了海上作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，避免了操作條件的限制，在一定程度上降低了建造成本。

圖7 方案三建造示意圖

圖8 出塢流程示意圖

2.3 張力腿平臺(tái)出廠方案

張力腿平臺(tái)在干塢內(nèi)完成合攏，在平臺(tái)出廠問(wèn)題上，在船塢水位和港池潮位滿(mǎn)足張力腿平臺(tái)干重吃水的情況下，可利用船塢配套的船舶引航系統(tǒng)（卷?yè)P(yáng)機(jī)和引船小車(chē)）配合平臺(tái)出塢，如果不滿(mǎn)足，可考慮在張力腿平臺(tái)船體兩側(cè)增加臨時(shí)浮箱，以滿(mǎn)足出塢水位條件。當(dāng)平臺(tái)接近塢門(mén)區(qū)域時(shí)，可利用拖輪配合絞車(chē)共同牽引平臺(tái)出塢，出塢情況如圖8所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了張力腿平臺(tái)，選取典型張力腿平臺(tái)形式分別對(duì)上部組塊和船體建造、總裝進(jìn)行簡(jiǎn)析，選定干塢為兩部分合攏場(chǎng)地，給出3種不同的合攏方案，并與傳統(tǒng)海上合攏方案進(jìn)行了比較，敘述了張力腿平臺(tái)合攏后的出廠流程。

本文僅從筆者角度描述張力腿平臺(tái)建造方案，其中仍有需進(jìn)一步計(jì)算和研究的問(wèn)題。相信隨著深海開(kāi)發(fā)的發(fā)展，張力腿平臺(tái)的研究也必將成為海洋平臺(tái)研究開(kāi)發(fā)的主要方向。

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〔編輯：白潔〕

TE952

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.018

2095-6835（2017）13-0018-03