70 m作業水深自升自航式修井船設計方案

李駿，潘斌

1.中國船舶工業貿易公司，北京100048

2.上海交通大學，上海200030

70 m作業水深自升自航式修井船設計方案

李駿1，潘斌2

1.中國船舶工業貿易公司，北京100048

2.上海交通大學，上海200030

針對我國采用現有OSV平臺模式在為自升式平臺提供補給時存在的經濟性和適應性的不足，自行研制了作業水深70 m的自升自航式修井船，以期從根本上解決該問題。文章介紹了新型修井船的功能和特點，新型修井船的主要設計參數指標，新型修井船結構特點及其與國外同類船的對比，新型修井船的總體布置，修井船配備的動力及主要設備，修井船的經濟性分析等。

自升自航式修井船；方案設計；經濟性分析；自升式平臺

0 引言

自上世紀70年代第一艘自升式鉆井平臺問世至今，我國已建造了40余艘自升式海上石油平臺。自升式石油平臺主要應用于中淺海域，采用樁腿與工作平臺一體的設計，可根據需要拖運到預定的海域進行開采作業。考慮到每次移行所需的時間和成本都比較高，自升式石油平臺通常只在特定的海域進行作業，而平臺日常所需的柴油、淡水和開采所需的水泥、泥漿等，則主要通過OSV（Offshore Supply Vessel）進行運輸。

針對上述我國采用現有OSV平臺模式在為自升式平臺提供補給時存在的經濟性和適應性的不足，自行研制了作業水深70 m的自升自航式修井船，以期從根本上解決該問題（美國于1955年研制出第一艘自升自航式修井船，并應用于墨西哥灣）。

我國現有的自升式石油平臺按照作業水深劃分，可以大致分為3個工作區間，分別為70 m以下、70～110 m、110 m以上，并且數量上也各約占三分之一（見表1）。考慮到我國現有自升式石油鉆井和生產平臺的現狀，研制和開發作業水深為70 m的修井船是當務之急。

表1 按作業水深劃分的我國自升式鉆井平臺數量/座

1 新型修井船的功能和特點

新型修井船是針對我國70 m及以下作業水深的自升式鉆井平臺的補給與修井作業的需求，兼顧東南亞市場特別是馬來西亞和新加坡方面對70 m左右作業水深的修井船的需求進行方案設計的。船上配備有200 t的起重設備和直升機平臺，可滿足渤海灣內淺海油田，渤海、東海乃至東南亞地區的中淺海油田平臺的補給和修井作業需要。

自航修井船作為海洋工程船舶中的一類，各大船級社都有針對其制訂的專門規范。本新型修井船是按照中國船級社（CCS）和美國船級社（ABS）頒發的現行規范和規則進行設計的，即符合中國船級社《海上移動平臺入級與建造規范》（2012版）、美國船級社《Mobile offshore drilling units》（2014版）、美國船級社《Lift Boat》（2014版）、IMO《海上移動式鉆井平臺構造和設備規則》（2009年版）的相關要求。

本新型修井船的船體呈三角形，帶有3個箱形樁腿，采用液壓式升降，艏艉各安裝有起重機，直升機甲板安排在艏部主甲板上的第三層位置。本船是一艘用于修井和試油作業的自升自航式修井作業船，可用于水深6~70 m范圍內泥砂質或類似海底海域的油、氣、水井作業，適用于（直徑3.5in（90mm）的鉆桿粘成的）深度5 500 m以內的直、斜井的大修和小修作業。

本新型修井船的設計除了保留了原淺水作業修井船的尺度小、造價低、具備自航功能的機動靈活等特性外，還采用了自升式鉆井平臺的液壓式升降裝置，在海上作業時能快速將樁腿放置于海底，從而將船體迅速抬升上海面的新特性。在遇到風暴的情況下，可迅速移航至安全的地點。此外，為了滿足修井船的固井、修井、補給等多方面的需求，新型的修井船還配置了直升機甲板，以實現人員和貨物的快速配置。

2 新型修井船的主要設計參數指標

新型修井船的主要設計參數指標見表2、表3。

表2 新型修井船主要結構設計參數指標

表3 新型修井船作業海區工況設計參數指標

3 新型修井船結構特點及其與國外同類船的對比

3.1 新型修井船結構特點

（1）考慮到新型修井船是基于渤海灣、東南亞等海域工作條件，以及海域6~70 m范圍內泥砂質或類似海底海域的作業特點進行設計的，因此船體采用單甲板、單底鋼質全焊接結構，甲板拱梁為0.2 m。

（2）船舶主體為箱體結構，由縱向艙壁和橫向艙壁把整個箱形主體劃分為不同用途的艙室，并具有很大的抗扭剛度。

（3）船舶主體的甲板、底部、舷側及縱艙壁全部采用縱骨架式結構。甲板及底部的縱骨間距為0.55 m，舷側及縱艙壁的縱骨間距為0.5~0.55 m。由加強橫梁、加強肋骨和肋板構成的橫向框架，采用三檔肋距，分別為1 850、2 275、2 300 mm。直升機甲板設置于船舶艏部，采用桁架結構支撐。

（4）樁腿采用直徑3 m、壁厚5.7 cm的箱形結構。樁柱外部采用液壓頂升裝置，內部設有縱向桁材及撐桿，樁腿上等距排列有銷孔。

（5）船舶的結構材料。樁腿采用高強度船用鋼（EH36級鋼），樁靴采用高強度船用鋼（DH36級鋼），主船體結構及主甲板以上結構采用一般強度船用鋼（B級鋼），型材采用一般強度船用鋼（A級鋼）。

3.2 與國外同類船的對比

Montco Offshore公司于2012年建造了當時最大的作業水深為85 m的LB ROBERT型修井船，A. K.SUDA公司于2014年建造完成了迄今為止最大的自升自航式SUDA 450 L3T型修井船，其最大的作業水深為112 m，見表4。

表4 本船與LB ROBERT、A.K.SUDA修井船技術指標對比

相比于世界上最先進的這兩艘修井船，70 m水深自升自航式修井船通過將左舷和右舷的樁腿更靠近船尾的設計，使得平臺左右舷橫向以及樁腿的凹槽空間得以擴展，獲得了更大的平臺開放甲板面積；并通過增大船尾左右舷樁腿末端樁靴的尺寸，以及樁靴入土端構成流線型，獲得了修井船在支撐狀態下的更大的穩性和裝載能力，改善了其在自航狀態下艉部的流線型，改善了修井船的適航性能。

4 總體布置

（1）該新型修井船上共設置了6道橫向水密艙壁，3道縱向水密艙壁。主甲板以下從艉至艏依次為壓載水艙、舵機艙、機艙（機艙控制室）、發電機艙、循環泵及配套設備艙、壓載水艙、施工人員休息室、淡水艙、海水艙、燃油艙、壓載水艙（洗井液艙、壓井液艙）、壓載水艙。

（2）該船主甲板以上設有四層甲板。

第一，主甲板設備盡量布置在開放甲板面積處，以滿足作業需要和安全規范的要求。主甲板自艏至艉大體可劃分為生活區和作業區兩部分。主甲板的生活區位于艏部，設有應急發電機組艙、主機控制室和配電板艙室、公共洗浴區、職工生活區和干部生活區、廚房及倉庫、冷藏倉庫、散熱器艙室及登上駕駛甲板的通道。作業區位于艉部，設有1座大型懸臂梁起重機（和1座小型懸臂梁起重機）及其各自的支撐和鎖緊裝置、900 m2的開放作業甲板（其上可布置修井模塊和油管堆場等）。船尾中部裝有1臺起重能力為200 t，回轉半徑為40 m的起重機，船首中間位置及船尾左右舷設有樁腿及升降系統，船首左右舷分別設有滿足安全規范要求的氣脹筏以及吊放式的救生艇，船中部左右舷設有錨和錨絞機等系泊設備。

第二，主甲板以上一層甲板設有104人（其中包括26個4人間）的住艙、公共活動空間及主機和發電機組的散熱系統。二層甲板設有54人的住艙（其中包括10個1人間，20個2人間和1個4人間）、醫療室、通向樁腿和直升機甲板的通道及伸出主甲板艏部懸空支架上的直升機甲板。四層甲板設有駕駛室、海圖室、直升機控制及引導艙室。

5 修井船的動力及主要設備

（1）推進系統。本船的推進系統為雙機全回轉雙槳和艏部推進器。主機、齒輪箱和螺旋槳的型號、性能等如下：船用主機型號CAT 3516C，額定功率1 750 kW，額定轉速1 600 r/min，齒輪箱型號為杭齒前進MA142，減速比5.06，螺旋槳為全回轉螺旋槳。

（2）船舶電站。該船設有4臺船用發電機組和1臺備用發電機組。柴油機和發電機的型號、功率等如下：柴油機型號CAT 3516B，柴油機功率1 750 kW，額定機組功率1 700 kW，配發電機型號STAMFORDPM734，發電機組參數為三相、400V、50 Hz，備用發電機組500 kW。

（3）修井船的主要設備。主要包括樁腿升降系統、200 t懸臂梁式起重機、DP-1動力定位系統、直升機助降系統。

第一，樁腿升降系統。樁腿升降系統采用GustoMSC公司生產的GHJ S-2650-HPE型液壓升降系統，升降系統為箱型結構并安裝在配套的箱型樁腿外側，采用液壓鎖銷頂升形式傳動，平臺抬升速度可達到21 m/h，而下降速度可達27 m/h。

第二，起重機。起重機采用RamMachineTooling Inc公司生產的RAM 200-120型繞樁腿式平臺起重機。該起重機的起重能力為200 t，臂長36 m。

第三，動力定位系統。采用KONGSBERG公司生產的K-POS DP1型動力定位系統。該系統通過對平臺艉部兩個調距槳和艏部推進系統的集中控制，實現平臺在系泊狀態下，在以平臺中心為原點的、半徑為3 m的水域范圍內的作業。

第四，直升機艦面及助降系統。直升機艦面及助降系統采用中船公司系統工程部研制的HDSS型艦面系統。該系統可以通過燈光、導航雷達裝置，協助直升機著船和系留，并為艦面提供電源、氣源、水源、輔油供應及維護保障設備。

6 修井船的經濟性分析

新型修井船是根據潛在用戶的需求以及經濟能力來進行方案設計的，本船基于方案設計的總體造價估算見表5。

表5 70m自升自航式修井船的造價初步估算

相比于國際市場，新加坡船廠Triyards近日獲得了2艘72 m作業水深的BH300型自升自航式修井船（liftboat）訂單，總價約為1.12億美元。該修井船采用4個桁架式樁腿，升降裝置采用雙側式齒條，每套裝設12個齒輪。而我們研制的新型70 m作業水深的自升自航式修井船采用了3個箱式樁腿，升降裝置采用與箱式樁腿配套的液壓頂升裝置。新型修井船在設計上的改進，不但減少了一個樁腿的建造安裝成本，而且箱式樁腿的建造效率也較桁架式樁腿有一定的提高。此外，新型修井船上的直升機艦面系統和推進系統采用了國內設備，提高了其經濟性。

7 結束語

進入2015年以來，國際油價振蕩下行，各海上石油生產企業均嚴格控制生產成本，兼具平臺供應和居住等功能的70 m作業水深的自升自航式修井船，在功能和經濟上均適用于我國、中東和東南亞地區的海上石油工程作業，是一種值得推廣使用的海上石油工程裝備。

[1]孫東昌，潘斌.海洋自升式移動平臺設計與研究[M].上海：上海交通大學出版社，2008.

Conceptual Design of Self-propelled and Self-elevating WorkoverLiftboat forWorking inWaterDepthof70 m

LiJ un1，PanBin2
1.China Shipbuilding Trading Co.，Ltd.，Beijing 100048，China
2.ShanghaiJ iaotong University，Shanghai200030，China

OSV platform used at present in China to provide supplies for self-elevating platform has disadvantages in economy and adaptability.Therefore，the development of a self-propelled and self-elevating workover liftboat forworking inwaterdepth of 70 m is brought forward.This paperintroduces the main design parameters，structural characteristics of the new type workover liftboat，and compares them with foreign similar kind of workover liftboats.The paper also illustrates the general layout of the workover liftboat，its power unit and othermainequipment，as wellas its economic analysis.

self-elevating and self-propelled workover liftboat；conceptual design；economic analysis；self-elevating platform

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.03.006

李駿（1979-），男，北京人，高級工程師，2001年畢業于上海交通大學船舶及海洋工程專業，現從事船舶及海洋工程項目經營和管理工作。

2015-01-20