PLET 多種結構形式安裝技術研究

高慶有，李斌，董廣寧，郭曉明，樊鶴(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

目前PLET安裝方式可分為在線安裝和舷側安裝兩種方法：

(1) PLET 在線安裝法。在線安裝法多用于500 m 內和小尺寸PLET，是在海管鋪設時在作業(yè)線內PLET 與海管焊接在一起，通過海管鋪設將其下放到海底，其尺寸限制是需通過鋪管船張緊器和托管架，且重量太大且集中會導致焊接處產(chǎn)生較大應力。此方法受張緊器尺寸和托管架尺寸等因素限制，對安裝海況要求高，多使用深水浮筒以減輕其重量。

由于PLET 重量大且集中，為防止沉降多使用防沉板減小對海底泥面的壓強，所以此安裝法多使用PLET 和防沉板分體安裝，先將防沉板單獨安裝，然后再將PLET 鋪設到防沉板上。如果PLET和防沉板整體重量不大，可以將防沉板設計成折疊型，PLET 和防沉板整體通過張緊器和托管架后著泥時，使用ROV 將折疊防沉板打開。此方法節(jié)省了單獨安裝防沉板工作。對于在線安裝法對于現(xiàn)場操作，精度控制，防旋轉控制和安裝海況要求高。但優(yōu)點是海管鋪設和PLET 安裝工作可以做到無縫銜接。

(2) PLET 舷側安裝法。舷側安裝法多用于500 m 以上和大尺寸PLET，不再通過張緊器和托管架，重量和尺寸僅受安裝設備的限制，且海管形狀為J 型，海管和PLET 焊接點受力更好，受海況影響小。

1 PLET 安裝裝備

PLET 安裝需要鋪管船、張緊器、托管架、張力絞車、舷側下放系統(tǒng)PHS 等設備，在此重點介紹舷側下放PHS 系統(tǒng)。

PHS(PLET handing system) 系統(tǒng)是舷側安裝的主要設備，用于海管回收，PLET 懸掛和下放。PHS 具有調整液壓缸，具備6 個自由度調整的功能。其懸掛平臺主要作用將海管懸掛在舷側，為整條懸鏈線海管提供張力。如HYSY201 船具備的400T PHS 系統(tǒng)能力，可以適應最大24 寸海管[1]。

2 PLET 安裝方法

2.1 在線安裝法

在線安裝法是較常規(guī)安裝方法，常使用整體安裝法和分體安裝法。整體式安裝是PLET 和防沉板整體式一體話安裝；分體式安裝是為降低PLET 主體重量，在鋪設前預安裝防沉板，在海管鋪設時將PLET 主體下放到防沉板內。此方法PLET 尺寸受到船舶張緊器的開口限制，如HYSY201 船張緊器開口尺寸限制如下：高度<2.5 m，寬度<1.4 m[2]。

2.1.1 PLET 在線安裝法—分體式安裝法

如果采用分體安裝方法，需要在海管鋪設前在PLET 位置預安裝防沉板，防沉板安裝的流程如下：(1) 在防沉板安裝LBL高精度水下定位系統(tǒng)；(2) 采用帶有主動升沉補償功能的吊機吊裝，防止在過飛濺區(qū)時突然的升沉對吊機沖擊；(3) 對于防沉板的首向和位置精度要求高，需要用ROV 控制防沉板首向；(4) 防沉板著泥后ROV 采集上面信標數(shù)據(jù)和水平數(shù)據(jù)，確認位置和回收鎖具。

PLET 在作業(yè)線安裝流程如下：(1) 在鋪設至防沉板時臨時棄管，ROV 測量海管端到防沉板間的距離，確認最后調整管長度，回收海管至作業(yè)線焊接調整管和PLET；(2) 由于尺寸較大，且張緊器開口高度的限制，如壓力帽等結構影響通過，可以提前拆卸，待通過張緊器后再安裝；(3) 由于重量較大且集中導致焊接位置應力較大，要降低焊接點的應力，使用深水浮筒降低其水中重量；(4)PLET 順利通過托管架后，繼續(xù)下放當靠近防沉板時，緩慢調整船位控制方向和位置，將PLET 慢慢放入防沉板中[3]。

2.1.2 PLET 在線安裝法—整體安裝法

整體安裝法是將防沉板和PLET一體式安裝，安裝效率高，但要將PLET 和防沉板整體通過張緊器，需要采用折疊式防沉板以減小尺寸，在張緊器前將防沉板折疊起來，著泥后再由ROV 將防沉板打開。整體式在線安裝流程與分體式安裝流程基本一致，區(qū)別在于防沉板和PLET 制造成為一整體，防沉板具備折疊功能，在張緊器前將防沉板折疊通過，待整體通過托管架著泥后，由ROV 將防沉板打開，整體式PLET 安裝完畢。

2.2 PLET 舷側安裝法

舷側安裝工藝主要應用深水油田，深水海管管徑大，終端PLET 的集成功能多，導致尺寸和重量都大，以HYSY201 船為例在舷側增加一套PHS 系統(tǒng)，模仿J-lay 鋪設工藝，將海管從S型改為J 型狀態(tài)，將海管懸掛舷側，PLET 在舷側安裝。不再通過張緊器和托管架，尺寸不再受限，海管受力更好，所以此方法可以安裝更大和更重的PLET。此方法國內應用較少，目前已經(jīng)成功應用的方法分為浮筒式和Yoke 式安裝法。

2.2.1 機具

由于每個PLET 的尺寸和重量都不同，為使PHS 系統(tǒng)可以匹配多種PLET，需要做些工機具的改造：(1) 懸掛裝置。懸掛裝置為液壓凹槽，PLET 掛點要設計成銷軸形式，銷軸直接放在凹槽內，在PHS 掛點處有液壓鉤進行固定，也可以使用適配框架調整PLET 和PHS 間連接[4]；(2) 懸掛點(Collar)。為保證海管在舷側穩(wěn)定，在海管上安裝1 個懸掛裝置Collar，將Collar 懸掛在PHS 的懸掛卡子上，利用海管的重力使海管穩(wěn)定；(3) 適配套筒(Adapter)。由于PHS 系統(tǒng)的掛點是固定尺寸24 寸，根據(jù)不同管徑設計不同尺寸的適配套筒，適配套筒安裝在原掛點內以滿足不同尺寸Collar 的懸掛功能；

2.2.2 筒式安裝法

浮筒式安裝法是采用深水浮筒的浮力降低PLET 的重量，從而在下放過程中降低Collar 管焊口處的應力，保證PLET下放階段更加安全。其結構形式主要由PLET 主體，防沉板和Yoke 臂組成，下放吊點在防沉板上，將AR 纜與此吊點連接下放；Yoke 臂連接浮筒，浮筒浮力可以減輕PLET 的重力，減小海管的應力；其詳細安裝流程如下：

(1) 從駁船吊至甲板，為使起吊鋼絲遠離其上面閥門，保證閥門的安全，可以采用吊裝框架吊裝；并安裝水下高精度定位設備；(2) 將PHS 調整至90°，將AR 纜下放到水下海管封頭上方，ROV 協(xié)助將AR 纜和回收浮筒系統(tǒng)連接，然后移動船舶和收緊AR 纜將海管回收至舷側，將Collar 放在懸掛卡子中，關閉懸掛卡子，拆除Collar 保護器，并測量和調整海管的豎直角度，使Collar 和卡子完全貼合；(3) 將PHS 放置水平位置，拆除浮筒系統(tǒng)，回收浮筒和切割封頭；(4) 吊裝PLET 至PHS 上，先將YOKE 旋轉于一側的支撐上，將浮筒連接索具通過ROV 卡環(huán)與YOKE 連接；將下放鎖具與AR 纜和PLET 下放吊點連接；(5) 使用冷切設備切除海管封頭并進行坡口加工，PLET 焊接、檢驗、噴砂除銹與防腐涂敷；(6) 打開懸掛卡子保險銷，將海管載荷從懸掛卡子轉移到絞車上，打開懸掛卡具，收回懸掛平臺，慢慢收緊絞車使海管與懸掛卡子分離，將PLET 從PHS 掛點中拉出分離；(7) 將PHS 旋轉下放角度，按照計算分析結果，緩慢移船并保持張力釋放A&R 纜下放PLET，每次對移船距離，AR 纜下放長度和下放張力進行控制，使其慢慢入水，在過飛濺區(qū)時要快速通過以減小波浪的影響，吊機保持小張力保持浮筒的豎直；(8) 繼續(xù)下放至吊機鉤頭入水約30 m，暫停下放，ROV協(xié)助將浮筒與吊機脫鉤；(9) 通過定位設備與水下LBL 系統(tǒng)互相矯正，確認滿足設計精度要求后將PLET 著泥；(10) 確認精度后，ROV 協(xié)助將AR 纜和PLET 分離，ROV 拆除定位設備和回收水下LBL 系統(tǒng)，回收AR 纜；ROV 解開 Yoke 臂上的卡環(huán)，將Yoke 和浮筒分離，釋放浮筒至水面回收。

2.2.3 Yoke 式PLET 安裝方法

Yoke 式安裝方法是在浮筒式安裝法基礎上進行優(yōu)化而來，合理調整PLET 重心和Yoke 旋轉點的相對位置，然后使用Yoke 點連接AR 纜進行下放，使用AR 纜提供下放力和原浮筒提供的扶正浮力，也有效的降低了PLET重量和焊口處的應力。

Yoke 式的結構分為PLET 主體，防沉板和Yoke 三部分，下放吊點采用Yoke 臂進行下放，PLET 在下放期間可以繞Yoke 進行旋轉。

詳細安裝流程如下：(1)～(3) 與3.2.2 章節(jié)安裝步驟一致；(4) 起吊PLET 至PHS 上，YOKE 臂通過吊環(huán)和卡環(huán)連接至A/R 纜；(5)～(8) 與3.2.2 章節(jié)安裝步驟一致，由于沒有浮筒所以取消浮筒釋放過程；(9) 在下放過程中，ROV 要持續(xù)觀察其姿態(tài)，防止發(fā)生側翻，在靠近海底時，根據(jù)定位系統(tǒng)和水下LBL系統(tǒng)，調整PLET 的姿態(tài)和位置；(10) 確認安裝到位后，ROV 協(xié)助使吊環(huán)從YOKE 中脫鉤脫離；回收AR 纜完成安裝。

3 結語

根據(jù)不同結構尺寸重量的PLET 會使用多種安裝工藝，每種安裝工藝都有自身的優(yōu)缺點，要根據(jù)項目實際船舶和裝備情況選擇更優(yōu)的安裝方案。目前深水項目的PLET 安裝方案普遍認為Yoke 式下放工藝更優(yōu)，不需要使用深水浮筒協(xié)助，費用低，效率高，操作相對簡單。

面對深水PLET 安裝項目，還會面對海管膨脹量增大和地質結構更加復雜等難題，所以后續(xù)對PLET 可滑動設計，穩(wěn)定性設計，防沉板設計，保護罩設計進行深入研究。