一種組合式吸力錨的建造安裝方案

(中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司，天津 300452)

一種組合式吸力錨的建造安裝方案

羅曉明

(中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司，天津 300452)

介紹一種適用于海洋石油開發設施的新型組合式吸力錨的結構形式，主要性能以及建造、海上拖航和安裝方案，說明該類型組合式吸力錨具有良好的承載力性能和拖航穩性，同時其建造和海上安裝簡易。

組合式吸力錨；建造；拖航；海上安裝

1 組合式吸力錨介紹

組合式吸力錨基礎具有抗滑移和抗傾覆功能，將外界環境條件對海上石油生產裝置的作用力傳遞至海床。該組合式吸力錨包括6個吸力錨筒，其上部由6塊T形截面的弧形梁式裙板和數個加強構件連接，每個吸力錨頂部有一個與生產裝置連接錐孔對應的錐臺。

1.1 結構形式及主尺度

組合式吸力錨基的每個吸力錨直徑12 m、高12.5 m、其水平截面圓的圓心均布于直徑51 m的圓上；T形截面的弧形裙板的頂部平面環板的徑向寬度等于吸力錨直徑12 m、垂直弧形裙板高為6 m、圓弧半徑為25.5 m；組合式吸力錨總重量約1 722 t，結構形式見圖1。

圖1 組合式吸力錨結構形式

1.2 組合式吸力錨性能

組合式吸力錨結構的強度、屈曲和整體抗彎性能滿足設計規范要求[1]，吸力錨承載力及拖航性能如下。

1.2.1 承載力

1)水平承載力10 103 kN。

2)抗拔力10 602 kN。

3)抗壓力87 629 kN。

1.2.2 拖航性能

1)拖航穩性很好，完全滿足規范要求，風引起的風傾角很小，6級風以下的風速引起的風傾可忽略不計。

2) 當波長接近或等于組合式吸力錨的直徑63 m時，引起的運動最為劇烈，運動幅值最大。

3) 吸力錨筒內靜態壓力為126.5 kPa，動壓力最大值為4.5 kPa ，最大動壓力占筒內靜壓力3.5%左右，動壓力的變化對于拖航影響較小。

4) 波長63 m、波高2 m時，搖擺幅值與臨界漏氣角之間的比較見表1，在63 m波長條件下拖航，組合式吸力錨是不會漏氣的。

表1 搖擺角幅值與臨界漏氣角的比較

2 組合式吸力錨建造方案

組合式吸力錨總體建造在船塢中進行，建造方案如下，具體見圖2所示。

1)6個吸力錨錨筒在車間預制完成或外協制造完畢后，運至船塢內，擺放至正三角形3個頂點，正三角形內接于直徑51 m的圓上。

2)將3塊T形連接板與3個吸力錨焊接對位。

3)將剩余3個吸力錨焊接固定。

4)焊接吸力錨間裙板。

5)焊接吸力錨上環板和錐臺。

6)依據錐臺建造錐孔“模子”。由于要保證海上安裝的精準度，組合式吸力錨和罐體的安裝做到零誤差，需要將6個連接結構的底部在組合式吸力錨上預制完成，并與組合式吸力錨標號對應，然后將6個錐孔加上臨時支撐調離組合式吸力錨上。

圖2 建造方案示意圖

3 組合式吸力錨拖航方案

組合式吸力錨采用氣浮拖航方案拖航至指定安裝地點，方案[2]如下，具體見圖3所示。

3.1 拖航前準備工作

1)檢查人孔蓋。

2)泵閥系統的安裝。

3)安裝集裝箱、發電機、空壓機、注氣管線。

4)安裝電羅經和水平傳感器。

5)通過注氣系統為吸力錨充氣，調整組合式吸力錨的艏艉吃水，保證艉傾不小于0.3 m。

3.2 海上拖航

1)將拖航用龍須纜、主拖纜、過橋尼龍纜與組合式吸力錨上拖點連接好，并將過橋纜放到水中，主拖龍須纜和過橋纜備用一套與拖點連接好，并將纜繩放到組合式吸力錨頂面固定好。

2)將定位用拖纜在組合式吸力錨頂部連接好，在組合式吸力錨頂部固定好，將過橋尼龍纜放置到組合式吸力錨外邊緣固定。

3)將組合式吸力錨結構與船塢邊上帶纜柱帶尼龍纜。

4)船塢充水，將組合式吸力錨浮起，隨著組合式吸力錨的浮起，緩緩收緊所帶纜繩，當組合式吸力錨完全浮起后帶緊尼龍纜。

5)打開塢門，主拖船撈起過橋尼龍纜，放松拖纜機上的纜繩并向塢外航行一段距離拋錨。

6)拖船絞緊拖纜機，隨著拖纜的收緊將組合式吸力錨與帶纜柱連接的纜繩緩慢放松，使組合式吸力錨慢慢被拖出船塢。

7)當組合式吸力錨離開船塢后，艉部拖船和組合式吸力錨上尾部拖點帶纜，艏艉共2艘拖輪將組合式吸力錨拖航到施工地點，另一艘護航拖船在被拖結構1 000 m范圍內護航。

圖3 拖航方案示意

4 組合式吸力錨海上安裝

4.1 輔助作業船就位、清泥

1)提前到達施工地點，拋錨就位。

2)組合式吸力錨預安裝位置探摸清泥。

3)輔助作業船絞離預安裝位置待命。

4.2 組合式吸力錨定位

1)當根據GPS定位系統顯示拖航到施工區域后，待被拖結構基本穩定后，摘掉拖帶纜，連接定位纜繩，3艘拖船配合將組合式吸力錨拖到預安裝位置，根據組合式吸力錨上電羅經顯示調整好方位角后3艘拖船分別下艏錨，絞緊拖帶纜。

2)組合式吸力錨初定位完成后將輔助作業船作業船絞回距組合式吸力錨30 m位置定位，絞緊各錨纜，并將組合式吸力錨與作業船之間用尼龍纜帶纜。

組合式吸力錨定位完成[3]。

4.3 貫入前準備工作

1)組合式吸力錨上設備機具的回收。

2)貫入用泵閥系統管線連接。

3)將注氣用氣管牽引到船甲板上。

4)將水平傳感器觀測系統連接到甲板上。

4.4 初步貫入

1)控制注氣管線上的閥門進行吸力錨筒放氣，隨著吸力錨的排氣，組合式吸力錨整體慢慢下沉。

2)觀測水平傳感器的讀數，隨時調整6個吸力錨的排氣情況，保證組合式吸力錨水平下沉。

3)當組合式吸力錨自重入泥結束后，啟動泵閥系統，使組合式吸力錨結構繼續貫入，貫入到入泥6 m后關閉泵閥系統，暫停貫入工作。

4.5 拖輪解脫

1)組合式吸力錨貫入泥面6 m后，3艘定位拖船緩慢回絞拖纜機，并放松錨鏈，當拖船距組合式吸力錨結構約50 m后停止回絞，并放松拖帶纜。

2)潛水員由輔助作業船甲板下水，解脫各拖船的拖帶纜，拖船回絞拖纜機，回收各拖帶纜。

4.6 筒內清泥

1)潛水員下水打開筒頂的人孔蓋，開始清泥作業。使用高壓水槍，沖泥并氣舉排出。

2)清泥深度0.5～0.6 m，誤差控制±150 mm，以滿足最終組合式吸力錨頂面標高的設計要求。在清泥期間，根據貫入深度可算出吸力錨筒內加強板與清泥后泥面的距離，并據此制作定長測量桿。潛水員水下清泥時可實時比較以保證達到清泥深度要求。

4.7 再次貫入

1)潛水員封閉人孔蓋完成后，再次啟動貫入設備和測控設備，對下部結構頂升30 cm后停止。

2)啟動貫入設備和測控設備將結構向下貫入至設計深度。貫入過程中實時進行樁筒入泥深度、筒內外壓差和結構傾斜度的測量和監控工作，并與設計要求的筒內負壓等限定值跟蹤對比。保證不超過設計限定值。如接近限制則需進行泵閥流量的相應調整。記錄相關數據。

3)當測控設備顯示貫入到設計深度后，潛水員下水進行復測。

4)測量平臺的水平度、標高、位置度及坐標方位角并記錄。出具測量報告。

5)回收泵閥系統，錨筒內灌漿，完成組合式吸力錨海上安裝工作。

[1] American Petroleum Institute.API RP 2SK recommended practice for design and analysis of station keeping systems for floating structures[S].Washington D.C.:API,2005.

[2] 張秀林，王春波.筒形基礎海上安裝方案探討[J].中國海洋平臺,2012，27(2):16-19.

[3] 劉愛永.可解脫吸力錨基礎浮拖方案[J].中國造船,2012，53(2):29-33.

A Combined Suction Anchor and Its Fabrication and Installation Plan

LUOXiao-ming

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Company, Tianjin 300452, China)

A combined suction anchor suitable for the facilities in ocean petroleum development was introduced, including in the structure, main performance, fabrication plan, towing plan and installation plan. This type of combined suction anchor has good bearing capacity, performance and towing stability. Its fabrication and offshore installation plan is simple and feasible.

combined suction anchor; fabrication plan; towing plan; installation plan

P752

A

1671-7953(2017)05-0153-03

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.040

2017-07-12

修回日期：2017-08-31

羅曉明(1978—)，男，碩士，高級工程師

研究方向：船舶與海洋石油裝備技術研究及管理