王 瑋 吳業(yè)衛(wèi) 韓 旭劉 豐 李睿堯 劉星辰

海洋石油工程股份有限公司 （天津 300461）

當前海洋石油工程施工領域中，鋪管船的定位系統(tǒng)主要包括錨系系統(tǒng)與動力定位系統(tǒng)，本研究主要探討淺水錨系系統(tǒng)在實際工程中的應用。

淺水錨系S-LAY鋪管船在淺水海底管道鋪設作業(yè)中得到廣泛應用[1]。錨系鋪管船通過拋錨拖輪將工作錨布設在海床設計位置，錨機和工作錨通過錨纜連接，通過前后錨機回收和釋放錨纜以定向拖拽、牽引方式實現(xiàn)鋪管船的方向調整與移位。

針對絕大多數(shù)海底管道鋪設項目，淺水錨系S-LAY鋪管船需要沿著設計路由將海底管道鋪設在海床上，為保證鋪管船沿著設計路由進行鋪管作業(yè)，需要合理設計各個工作錨的拋錨位置。工作錨拋錨位置既要為鋪管船向前提供足夠的拉力，又要能夠保持船舶的穩(wěn)定性，確保在不發(fā)生船舶失位的情況下，具備抵御不良天氣與海況的能力，給海底管道的鋪設安全提供足夠保證，并保障船舶自身與海底設施的相對安全。

錨纜通過鋪管船錨纜通道，以導纜鉗作為出纜口。由于導纜鉗無法移動，工作錨設計錨點的位置直接決定了錨纜的出纜方向。通常，海底管道是由一個導管架平臺到另一個導管架平臺，所以需要在導管架平臺附近進行起始、終止鋪設，鋪管船就需要通過平臺進行起始、終止鋪設作業(yè)。

對于新開發(fā)油田或新建海洋平臺附近的海管鋪設，鋪管船一般通過“起始錨法”或借助“導管架平臺樁腿帶纜”方法進行過平臺的海管鋪設作業(yè)[2]。一些開發(fā)較久的海洋平臺，由于平臺導管架下已存海底管道與設施較多，錨纜干涉的影響無法忽略，在施工過程中，工作錨無法找到合適錨點的情況經常發(fā)生，導致鋪管船在通過平臺時沒有安全穩(wěn)定的錨位。

錨系鋪管船在通過平臺時工作錨無法找到合適的拋錨點，根本原因是導纜鉗無法移動，無法在平臺導管架和錨纜不干涉區(qū)域找到合適錨點。針對該問題，一方面可以考慮平臺導管架樁腿帶纜連接錨纜的可行性，另一方面可改變導纜鉗作為錨纜最終出口的狀況。

1 平臺導管架樁腿帶纜連接工作錨錨纜

使用導管架樁腿帶纜的方法，和海底管道起始鋪設使用導管架樁腿作為固定端的方法類似，都使用環(huán)形吊帶與導管架樁腿進行連接，然后環(huán)形吊帶再與工作錨錨纜或起始纜進行連接。無論是工作錨的錨纜張力還是起始纜的鋪設張力，都通過環(huán)形吊帶作用在導管架樁腿上，而且對于工作錨錨纜使用導管架樁腿帶纜的情況，隨著鋪管船的移動，與工作錨錨纜連接的環(huán)形吊帶也會繞著所在的導管架樁腿轉動。使用環(huán)形吊帶與導管架樁腿進行連接，可以避免工作錨錨纜隨鋪管船移動對導管架樁腿防腐涂層造成損傷。平臺導管架樁腿帶纜連接工作錨錨纜的施工方法如下：

（1）根據(jù)鋪管船過平臺整個過程的需要，判斷鋪管船需要幾根工作錨錨纜進行導管架樁腿帶纜，并確定導管架樁腿的帶纜位置。導管架樁腿帶纜位置的選擇，一要考慮現(xiàn)場方便連接，二要考慮鋪管船通過平臺后方便斷開連接。

（2）結合需要帶纜的工作錨和其他正常拋錨的工作錨，完成相關的錨位設計，并進行錨泊分析，確定在工況要求下各工作錨錨纜張力和鋪管船的穩(wěn)定性，尤其是需要帶纜的工作錨錨纜張力。

（3）依據(jù)錨泊分析，得出需要帶纜的工作錨錨纜最大張力，同時考慮動態(tài)放大的情況，受力方向應考慮導管架樁腿帶纜全過程中樁腿受力的極限工況，同時導管架樁腿需進行整體強度及局部強度的評估，并出具評估報告。

（4）進行導管架樁腿帶纜處的連接設計，依據(jù)錨泊分析和導管架樁腿帶纜強度評估結果，選取合適工作載荷的環(huán)形吊帶、卡環(huán)及過渡纜繩。由于鋪管船工作錨錨纜直徑較粗，與樁腿帶纜環(huán)形吊帶連接時操作不便，可以通過過渡纜繩連接環(huán)形吊帶和工作錨錨纜。過渡纜繩的工作載荷要滿足錨泊分析和導管架樁腿帶纜強度評估的要求，其長度要滿足整個鋪管船過平臺的要求，不能出現(xiàn)過渡纜繩進入導纜鉗的情況。具體連接如圖1所示。

圖1 導管架樁腿帶纜連接

（5）依據(jù)相關設計結果進入施工現(xiàn)場進行施工，鋪管船將需要進行導管架樁腿帶纜的工作錨錨纜一端交于拖輪，拖輪將錨纜固定在甲板上。同時，鋪管船將過渡纜、環(huán)形吊帶及卡環(huán)轉移至工作小艇。

（6）工作小艇航行至導管架帶纜樁腿附近，將環(huán)形吊帶綁在樁腿上；在工作小艇上連接環(huán)形吊帶和過渡纜一端，連接完畢后工作小艇將過渡纜另一端交予拖輪，在拖輪甲板將其與工作錨錨纜相連。

（7）拖輪釋放工作錨錨纜與過渡纜，鋪管船工作錨錨纜帶張力，進行張力試驗，張力試驗通過后，該工作錨錨纜在導管架樁腿帶纜工作完成。

2 改變導覽鉗作為錨纜最終出口的狀況

2.1 使用鋪管船帶纜樁和導纜孔進行拋錨

要改變導纜鉗作為錨纜最終出口的狀況，可以使用鋪管船甲板現(xiàn)有的帶纜樁和導纜孔，通過鋼絲繩連接帶纜樁和滑車以改變錨纜出導纜鉗后的方向，最終使工作錨可以在平臺導管架和錨纜不干涉區(qū)域找到合適錨點，具體拋錨施工方法如下：

（1）從鋪管船現(xiàn)在位置到鋪管船可以繞過平臺進行拋錨的位置，列出關鍵位置錨位圖，在船舶定位系統(tǒng)上模擬出鋪管船過平臺運動的動態(tài)錨位過程。

（2）在鋪管船甲板選擇合適位置的帶纜樁和導纜孔，根據(jù)鋪管船過平臺的運動過程，在平臺導管架和錨纜不干涉的前提下，設計工作錨的拋錨位置。

（3）再次模擬鋪管船過平臺的運動過程，檢驗帶纜樁、導纜孔及工作錨的拋錨位置是否合理，判斷平臺導管架和錨纜是否會出現(xiàn)干涉。如出現(xiàn)平臺導管架和錨纜干涉的情況，需要重新選取帶纜樁和導纜孔，或更改工作錨的拋錨位置；如未出現(xiàn)平臺導管架和錨纜干涉的情況，需要根據(jù)鋪管船過平臺的運動過程，計算出滑車和連接鋼絲繩的最大受力，從而檢驗帶纜樁和導纜孔工作載荷是否滿足要求。

（4）將錨纜由導纜鉗牽引至帶纜樁位置，在鋪管船甲板連接滑車和鋼絲繩，使錨纜通過滑車，滑車作為錨纜的最終出口。

（5）拋錨拖輪連接錨纜和工作錨，并前往設計位置拋錨。

鋪管船帶纜樁、導纜孔和導纜鉗具體連接如圖2所示，鋪管船使用帶纜樁和導纜孔進行拋錨通過平臺示意圖如圖3所示。

圖2 鋪管船帶纜樁、導纜孔和導纜鉗的連接

圖3 鋪管船使用帶纜樁和導纜孔進行拋錨通過平臺

2.2 鋪管船焊接滑車固定點進行拋錨

使用鋪管船甲板現(xiàn)有的帶纜樁和導纜孔，通過鋼絲繩連接帶纜樁和滑車改變錨纜出導纜鉗后的方向，由于鋪管船現(xiàn)有的帶纜樁和導纜孔焊接在固定位置，可能會出現(xiàn)工作錨在平臺導管架和錨纜不干涉區(qū)域找不到合適錨點的情況；另一方面，鋪管船現(xiàn)有的帶纜樁和導纜孔的工作載荷可能不滿足拋錨作業(yè)的要求。這時，就需要設計新的滑車固定點，以代替帶纜樁和導纜孔。具體方法如下：

（1）從鋪管船現(xiàn)在位置到鋪管船可以繞過平臺進行拋錨的位置，模擬出鋪管船過平臺的運動過程。

（2）在鋪管船甲板選擇合適的滑車固定點位置，根據(jù)鋪管船過平臺的運動過程，在平臺導管架和錨纜不干涉的前提下，設計工作錨的拋錨位置。

（3）模擬鋪管船過平臺的運動過程，檢驗滑車固定點設計位置及工作錨的拋錨位置是否合理，判斷平臺導管架和錨纜是否會出現(xiàn)干涉的情況。

（4）計算出滑車和連接鋼絲繩的最大受力，從而對滑車固定點的強度進行校核。

（5）在鋪管船甲板設計位置焊接滑車固定點，該固定點一定要焊接在甲板加強橫梁上，具體安裝如圖4所示。

圖4 鋪管船甲板滑車固定點的安裝

（6）將錨纜由導纜鉗牽引至滑車固定點位置，在鋪管船甲板連接滑車和鋼絲繩，使錨纜通過滑車，滑車作為錨纜的最終出口。

（7）拋錨拖輪連接錨纜和工作錨，并前往設計位置拋錨。

鋪管船甲板固定點、滑車和導纜鉗具體連接如圖5所示。

圖5 鋪管船甲板固定點、滑車和導纜鉗的連接

3 結語

針對錨系鋪管船過平臺拋錨受限的問題：一是通過導管架樁腿帶纜，使導管架樁腿作為工作錨錨纜固定端；二是使用鋪管船現(xiàn)有的帶纜樁和導纜孔，或在甲板焊接新的滑車固定點，通過滑車調整錨纜出纜方向，改變導纜鉗作為錨纜最終出口的狀況，從而在平臺導管架和錨纜不干涉區(qū)域找到合適拋錨點。兩種方法有效地解決了錨系鋪管船過平臺拋錨受限的問題，拓展了鋪管船過平臺拋錨的方法。