海上平臺模塊鉆機吊裝裝船作業方案綜述

劉鳳羽

（中海油能源發展裝備技術有限公司，天津 300452）

1 概述

海上平臺模塊鉆機是海洋油田開發過程中不可或缺的鉆井設施，主要由鉆井設備模塊（簡稱DES模塊）、鉆井支持模塊（簡稱DSM模塊）、散料灰罐、動力模塊、管纜廊架等組成[1]。目前常用的有HZJ50/315 和HZJ70/450兩種型號模塊鉆機，最大鉆井井深分別為5 000m和7 000m。不同的鉆井井深、平臺面積及井槽布置會導致模塊鉆機尺寸和重量的變化，模塊鉆機DES模塊的吊裝重量一般為900～1 100t，DSM模塊吊裝重量一般為1 100～1 300t[2]。

在模塊鉆機陸地建造之后需進行裝船作業，常規的裝船方式有拖拉裝船、SPMT滾裝裝船和吊裝裝船等。場地受限條件較多時一般推薦采用SPMT滾裝裝船[3]，場地條件較好時也可以采用吊裝裝船。吊裝裝船一般分為浮吊裝船和龍門吊裝船兩種方案。

2 浮吊裝船方案

浮吊裝船是海上平臺較多采用的吊裝裝船方式。浮吊裝船一般要考慮模塊鉆機的重量從而先鎖定目標船舶，根據目標船舶的技術參數和模塊鉆機的外形尺寸制定吊裝方案并根據吊裝方案對各結構物及吊裝索具進行受力分析，最后再實施吊裝作業。以某CEPA平臺輕型模塊鉆機的DES模塊（結構重量約為384.1t）吊裝為例，根據該模塊重量選定煙救起重2號為吊裝作業船，在經過計算分析和裝船固定后，根據吊裝方案實施吊裝作業。

2.1 船舶技術參數

煙救起重2號的主要技術參數：

出廠日期：1997年12月4日

錨 ：4.89t×4無桿錨

總長：61.5m

錨鏈（鋼絲繩）：φ40×200m

型寬 ：27.00m φ50×200m

型深：4.5m

吊機能力：700t/200t/100t

吃水：2.5m（最大3.5m）

吊桿長：75m（吊高50m）

總噸：2 023t

主鉤舷外跨距（60°仰角）：26m

凈噸：681t

副鉤：吊高55m 33m（200t）

燃油：86.54m339m（100t）

CEPA模塊鉆機裝船采用煙救起重2號船雙鉤固定進行吊裝。模塊鉆機結構重量約為384.1t（含40t吊裝輔助工具，如：吊裝撐桿2個，吊索具4套，浮吊鉤頭）。此次吊裝模塊所用浮吊為死把桿，跨距吊鉤距離船艏為26.2m，由煙救起重2號船吊裝曲線表可查得；所用吊鉤的起重能力為2×350t，即700t。煙救起重2號船吊模塊無論在碼頭吊起模塊鉆機還是吊放到裝船上都能滿足設計要求。

2.2 吊裝分析

根據模塊鉆機重量、重心及外形尺寸等情況明確吊裝方案，采用2個臨時吊裝撐桿及4套吊索具完成DES模塊的吊裝作業，見圖1。

圖1 臨時吊桿及吊裝索具布置圖

經過計算，模塊鉆機結構及吊耳滿足各工況下的受力要求。根據選用吊索具的長度（表1）進行吊索具受力分析計算，2個臨時吊裝撐桿和4套吊索具均滿足使用要求，見表2。

表1 吊索參數

表2 吊索計算結果及結論

2.3 模塊裝船

2.3.1 船舶就位

煙救起重2號船碼頭就位：煙救起重2號船將船尾左右兩個錨分別拋在距船尾200m處，艏頂碼頭，調整好船位，距離碼頭邊緣不能超過3m；重任503號暫時放置于煙救起重2號船一側待命。

2.3.2 模塊吊裝

①掛扣：按吊索分布圖雙鉤掛扣，并在模塊一個支腿上合適位置拴好拖拉繩；

②切除筋板：起吊到50～80t時，檢查吊索和卸扣的狀態正常后，將模塊固定點全部切割；

③模塊提起約1m后，煙救起重2號船在德濱、德港2艘拖船配合下遠離碼頭，船艏距碼頭前沿不得少于68m；

2.3.3 模塊就位

①松開煙救起重2號在重任503號一側的纜繩。

②重任503號向前移泊，直至懸空的模塊正對4個滑靴后，停駁。

③煙救起重2號船艏兩卷揚機絞纜，向前移動，至模塊4個支腿處于滑靴正上方。

④調整4個支腿位置，落鉤，并用焊接筋板固定。

⑤待模塊初步固定后，方可卸下索具。

吊裝裝船過程示意見圖2。

圖2 吊裝裝船過程示意圖

3 龍門吊裝船

當場地具備船塢或者凹式港池及龍門吊時，也可以采用龍門吊裝船的方案。以某7 000m模塊鉆機建造項目DES模塊吊裝裝船為例，根據模塊重量選定使用1 600t龍門吊完成DES模塊（928t）的吊裝裝船作業。在經過相關計算分析后，根據吊裝方案實施吊裝作業。

3.1 龍門吊技術參數

軌距×基距：100×40m 起升高度：88m

行走速度：28m/min 大車最大輪壓：＜600kN

上小車：

起重能力：2×400t 起升速度：0.3-3-6m/min

行走速度：2.9～29m/min

下小車：

起重能力：800t 起升速度：0.3-3-6m/min

行走速度：2.9～29m/min

3.2 吊裝方案

DES模塊（928t）的吊裝方案如圖3所示。使用龍門吊主鉤和輔鉤完成吊裝。根據吊裝方案進行相應的結構、吊點及吊裝索具計算，確保各吊裝物的受力安全。同時采用必要的臨時吊桿以保證吊裝索具的角度和形態。

圖3 DES模塊吊裝方案

3.3 吊裝作業過程

（1）結構工程師、吊裝總指揮確認吊裝物、吊裝環境、吊裝準備、安全措施等準備就緒，具備吊裝環境，作業環境風力＜4級，白天、能見度好。

（2）啟動吊車，放鉤至離地面500mm高度。

（3）施工人員按照口令將吊裝鋼絲繩掛在起重鉤上。

（4）施工人員將鋼絲繩下段卸扣與吊耳連接，并懸掛防風拉鎖。

（5）人員撤離后，兩車根據指揮口令緩慢起升吊鉤，至鋼絲繩繃緊，檢查吊耳鋼絲繩卸扣之間的相互對應關系。

（6）上下小車逐漸加力，比吊裝噸位＜100t，然后3鉤同時提升，將模塊吊離地面200mm，靜止10min。無異樣，繼續提升，然后水平移動，提升高度及速度不宜過高。

（7）根據指揮口令，龍門吊按照行走路線向裝船區域沿移動。

（8）駁船調載及系泊好，模塊緩慢放置在駁船上，船系泊總指揮與吊裝總指揮溝通順暢，吊裝總指揮服從船舶總指揮命令，最后將模塊安全的放置在駁船上。

（9）模塊放置后，即可裝焊固定工裝。

4 吊裝方案應用限制

對于采用浮吊裝船方案，需考慮碼頭自身基礎條件、帶纜樁、錨點等對于方案的限制。由于需要將模塊由建造場地移動至碼頭前沿，一般需要提前部署滑道及拖拉裝置，使模塊能夠被移動至浮吊的吊裝半徑范圍內。在模塊由滑道移動時，同時也受碼頭資源排布的限制，需要合理安排場地資源，及時清空滑道前的障礙。在使用固定式吊臂的浮吊時（如煙救起重2號700t）需要浮吊或者駁船進行二次就位。使用全回轉吊臂浮吊（如德瀛1 700t）時不需要進行二次就位，但是船舶費用較高。船舶就位和吊裝時需要考慮水深及潮汐對吊裝作業的影響。

對于采用龍門吊裝船方案，需場地具備船塢或者凹式港池供船舶停靠。龍門吊存在吊裝高度的限制，應不小于40m吊高。由于DES模塊安裝井架后高度較高，龍門吊資源應在吊裝前盡早鎖定，避免由于龍門吊因需完成其他作業任務導致需要DES模塊井架拆除以避讓其運行空間的問題。

5 結論及建議

海上平臺模塊鉆機的吊裝裝船一般采用浮吊和龍門吊兩種吊裝方案。在選擇吊裝方案時應充分考慮模塊鉆機建造場地和碼頭的自然條件，根據模塊鉆機的重量鎖定合適的目標船舶，再根據船舶技術參數制定合理的吊裝技術方案。同時根據吊裝方案對結構物、吊裝索具、吊點等進行必要的受力計算分析，保證吊裝作業的安全。

浮吊和龍門吊兩種吊裝方案均存在一定的應用限制條件。在模塊鉆機建造場地選址時應充分考慮工期和場地資源排布計劃。根據實際項目經驗，龍門吊裝船費用較低，限制條件較少，如果資源條件允許，建議優先采用此方案。