邵亮亮，魏佳廣，劉 濤，崔廣亮，王 斌，孫文明

海洋石油工程股份有限公司，天津 300452

HYSY229是一艘3萬t級導管架下水駁船，在完成導管架的下水任務后其下水搖臂通常采用浮吊船輔助扶正的方式復位[1]，此方法需單獨占用浮吊資源，不但費時而且費用較高。

牽引系統(tǒng)輔助HYSY229下水搖臂復位是通過利用絞車和滑輪組牽引系統(tǒng)完成HYSY229下水搖臂的扶正復位，無需投入大型浮吊船資源，此工藝極大地降低了施工成本，而且減小了施工作業(yè)風險。

1 實驗過程

本項目以恩平23-1油田群結構項目中HYSY 229運輸?shù)膬纱位葡滤畬Ч芗馨惭b生產(chǎn)為依托。在第一船次作業(yè)中，根據(jù)搖臂翻轉力及力矩的數(shù)值計算，設計絞車和滑輪組搖臂復位系統(tǒng)，并進行試驗，采集搖臂復位所需的拉力數(shù)據(jù)，隨后根據(jù)實施效果持續(xù)優(yōu)化方案，并在第二船次作業(yè)中驗證優(yōu)化。

（1）2016年3月4日，在第一船次導管架（恩平18-1 WHPA導管架）裝船期間，根據(jù)搖臂翻轉力及力矩的數(shù)值計算結果，完成了四套絞車和滑輪組系統(tǒng)的甲板布置。

（2） 2016年3月30日，在恩平18-1 WHPA導管架下水后，現(xiàn)場運用該方案順利完成HYSY229搖臂復位工作，并測得相應拉力數(shù)據(jù)。

（3）2016年4月15日，在第二船次導管架（恩平23-1 DPP導管架）裝船期間，根據(jù)得到的實際拉力數(shù)據(jù)，并結合第一次試驗的狀況，進一步優(yōu)化了絞車及滑輪組系統(tǒng)的布置方案。

（4）2016年4月21日，在恩平23-1 DPP導管架下水后，現(xiàn)場運用優(yōu)化后的方案成功完成HYSY 229左舷側搖臂復位工作（右舷側因搖臂軸瓦固定焊接質量問題未實施），比較第一船次的復位試驗，優(yōu)化后的方案更加便捷高效，驗證了牽引系統(tǒng)輔助HYSY229下水搖臂復位方案的可實施性，為在后續(xù)項目中的推廣應用打下了基礎。

2 方案設計與實施

在恩平項目搖臂復位方案設計伊始，為了降低項目施工成本，經(jīng)綜合考慮，并結合之前的施工經(jīng)驗，決定放棄利用浮吊船扶正復位這一費時費力的方案，而是采用絞車及滑輪組牽引系統(tǒng)輔助完成HYSY229搖臂的復位工作。

根據(jù)HYSY 229的搖臂資料，單個搖臂質量約590 t，經(jīng)理論計算，單個搖臂的復位拉力小于2000 kN，故借鑒海洋結構物拖拉裝船的絞車系統(tǒng)布置方式，項目中初步采用了4臺45 t絞車、4套800 t滑輪組、4組四滾柱導纜器、4個400 t拖點和若干索具及卡環(huán)等組成搖臂復位系統(tǒng)，并在恩平18-1 WHPA導管架裝船前完成設備在船上的布置，詳見圖1。

圖1 牽引系統(tǒng)設備布置

由于該方案是第一次工程應用，為了保證完成下水搖臂的復位工作，設計中采用了比較保守的方案，在搖臂兩側對稱布置兩套絞車、滑輪組系統(tǒng)，以便同步工作，提供足夠的拉力。具體施工過程如下：

3月30日，在完成恩平18-1 WHPA導管架下水后，HYSY229下水搖臂狀態(tài)如圖2所示。

圖2 搖臂翻狀態(tài)及牽引纜繩布置

首先，連接復位索具：將高強纜穿過四滾柱導纜器與預布置在搖臂上的鋼絲環(huán)形扣連接，組成完整的絞車滑輪組拖拉系統(tǒng)[2]。

然后，啟動絞車，收緊索具，張緊牽引系統(tǒng)，開始拉動搖臂復位至最終位置。

在施工過程中，當搖臂翻轉至與甲板約成45°時（見圖3左圖），理論上其可以靠自重完成后續(xù)的下落復位[3]，但實際中受轉軸摩擦力等因素影響，搖臂并未按設計如期下落，現(xiàn)場只得操作絞車繼續(xù)收纜拖拉，才最終成功完成搖臂復位工作，但因此導致滑輪組拖拉間距基本達到極限狀態(tài)（見圖3右圖）。

圖3 滑輪組間距與搖臂復位狀態(tài)

總結第一次施工試驗結果，雖然最終成功完成搖臂的復位工作，但復位方案中仍存在不足之處，故在第二船次恩平23-1 DPP導管架裝船前，對搖臂復位方案進行了進一步的優(yōu)化。

在第一次施工中，測得搖臂復位時單臺絞車最大拉力約為600 kN，故理論上單臺150 t絞車即可完成搖臂的復位工作（其最大拉力1500kN＞600kN×2）?？紤]到第一次搖臂復位到45°左右時未能自動下落，而此時復位索具角度不理想（垂直向下的拉力分量較?。试诒Ａ艋劳鈧冉g車系統(tǒng)不變的情況下，對中間的兩套系統(tǒng)進行了改進，取消了搖臂船中側的φ96 mm×26 m環(huán)形扣，將高強纜直接與搖臂相連，以增大船中兩套滑輪組的拖拉間距，同時將其對應的四滾柱導纜器向船尾方向移動，以便在搖臂復位時提供更多的有效拉力，方案對應的船上布置如圖4所示。

牽引系統(tǒng)輔助搖臂復位基本步驟如下：

（1）導管架下水后，連接索具組成完整的搖臂復位系統(tǒng)。

圖4 牽引系統(tǒng)在駁船上的布置

（2）同時啟動四臺絞車收纜至索具呈張緊狀態(tài)。

（3）四臺絞車繼續(xù)收纜，拉動搖臂旋轉至40°左右，由于非對稱設計，搖臂兩側絞車的速度應有所不同，以保證搖臂兩側繩索同時受力。

（4）若在此角度下?lián)u臂仍未自動下落復位，則停止滑道外側兩臺絞車的操作（滑輪組間距為13 m左右），改為船中絞車單臺操作繼續(xù)拉動搖臂至最終復位位置（滑輪組間距為28 m左右）。

4月21日，在恩平23-1 DPP導管架下水后，現(xiàn)場應用上述優(yōu)化后的方案成功地完成了HYSY229左舷側搖臂的復位工作（右舷側因搖臂本身轉軸故障未能實施）。據(jù)現(xiàn)場施工人員反饋，第二次的施工效果較第一次有了很大提升，操作更加便捷高效。

但與此同時，由于現(xiàn)場纜繩和鋼絲繩長度有限且短時間內未找到替代資源，所以導致船中兩個動滑輪在導管架下水過程中沒入海水中，需要后續(xù)單獨保養(yǎng)。因此，在后續(xù)的施工應用中，需要注意增加動滑輪與四滾柱導纜器中間鋼絲繩（φ144 mm）的長度（由33.6 m替換為40 m左右）以避免動滑輪進入海水，同時將拖點適當?shù)叵虼^方向移動以增大動滑輪的拖拉行程。另外，跟據(jù)測量得到的搖臂復位拉力，后續(xù)可以為HYSY229配備專用的絞車（30 t左右）、滑輪組及索具，從而進一步降低設備方面的成本費用。

通過兩次施工驗證，牽引系統(tǒng)輔助HYSY229下水搖臂復位技術已基本完善可行。該方案不僅設備布置簡單，施工便捷高效，而且費用成本較之前傳統(tǒng)的浮吊船輔助復位方案能節(jié)省50%以上。

3 推廣應用及優(yōu)化

通過恩平項目兩船次作業(yè)的實踐，該方案的可行性已經(jīng)得到驗證，而且較傳統(tǒng)方法優(yōu)勢明顯。隨著海洋石油開發(fā)不斷向深水邁進，類似需要HYSY 229下水駁船完成運輸下水的導管架勢必增多，因此，在降本增效的大環(huán)境下，該方案的推廣應用顯得非常有必要。

文昌9-2/9-3CEP導管架下水駁船HYSY229搖臂復位方案設計是根據(jù)恩平23-1項目的實驗所得的數(shù)據(jù)進行了優(yōu)化，主要對設備及連接索具進行了系統(tǒng)優(yōu)化，既增加了施工的便利性，又減小了設備投入，主要優(yōu)化措施如下：

（1） 25 t絞車替代45 t絞車。

（2）200 t+400 t滑輪組替代800 t滑輪組。

（3）φ120 mm高強纜替代φ96 mm環(huán)形索具。

（4）φ120 mm高強纜替代φ96 mm高強纜。

（5）四滾柱倒纜器的位置進行優(yōu)化，保證搖臂復位過程受力均勻。

牽引系統(tǒng)輔助搖臂復位方案經(jīng)過文昌項目的成功推廣應用，不僅為項目節(jié)省了大量的成本，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，也再次為后續(xù)項目在復位方案設計及實施方面積累了大量經(jīng)驗，主要經(jīng)驗和教訓總結如下：

（1）搖臂復位系統(tǒng)預布過程中，動滑輪與四滾柱倒纜器間距約2～3 m，與設計不符，使得人工連接高強纜時較困難。建議后續(xù)項目在設計階段高強纜長度增加2 m，同時嚴格按照圖紙施工。

（2）切除全部搖臂固定筋板，防止筋板探出與搖臂復位高強纜存在干涉。

（3）高強纜在搖臂拖點處建議雙用，并且用尼龍繩固定。本項目采用麻繩固定，導管架下水調載過程中，固定麻繩在海浪的拍擊過程中磨斷，導致高強纜脫落。

（4）動滑輪在整個系統(tǒng)受力之前發(fā)生側偏，建議后續(xù)設計過程中，改變滑輪組的穿繩方式，從滑輪組中間開始穿繩，防止動滑輪側偏。

（5）每個搖臂復位需設計兩套牽引系統(tǒng)，起到一用一備作用，這就要求每一套絞車牽引系統(tǒng)都應該有足夠的設計能力保證單獨完成單個搖臂的復位工作。

4 結論

（1）牽引拖拉系統(tǒng)輔助搖臂復位技術比傳統(tǒng)浮吊輔助復位技術更節(jié)省成本且效率高，值得工程項目推廣應用。

（2）單側搖臂復位所需拖拉力約1 200 kN，總共設置4套拖拉系統(tǒng)，要求單個拖拉系統(tǒng)具備足夠的拖拉能力保證單個搖臂翻轉復位。

（3）復位方案需要足夠的拖拉行程，絞車、拖點、滾柱導向固定在船體強結構上，25 t絞車、200 t滑輪組、200 t拖點、φ120 mm高強纜配置的牽引系統(tǒng)為最優(yōu)方案，可作為HYSY229專用配置資源使用，解決搖臂非自復位問題。

[1]樊之夏.深水導管架安裝研究[J].中國海洋平臺，2003，18（2）：27-29.

[2]閻廷松.惠州21-1導管架的海上安裝[J].海上工程，2010，（3）：38-42.

[3]韓士強，魏佳廣，劉吉林，等．文昌19-1N油田導管架安裝技術[J]．海洋工程，2014，32（5）：85-92.