鉆機模塊SPMT 軸線車裝船技術及經濟分析

劉婧LIU Jing；楊昌華YANG Chang-hua；王斌WANG Bin

（①中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司，天津300450；②中海油能源發展裝備技術有限公司，天津300450；③海洋石油工程股份有限公司，天津300450）

1 概述

海洋鉆機模塊屬于海上平臺的一部分，承擔著海上鉆井任務，整裝鉆機模塊包含鉆井支持模塊，鉆井設備模塊及灰罐三部分，其中鉆井支持模塊重量約1200 噸，鉆井設備模塊重量約1000 噸，本文主要就該兩部分模塊的裝船模式進行分析，以探索出適用性更強，同時更加經濟高效的裝船方式。

目前海洋鉆機模塊碼頭裝船絕大多數采用滑移裝船方式進行，個別在碼頭前沿建造的鉆機項目可采用浮吊裝船的方式，但是這兩種方式對于建造場地要求比較苛刻。滑移裝船要求場地具備滑道敷設的條件，同時滑道承載力必須滿足滑靴受力面積的要求，浮吊裝船要求鉆機必須在碼頭前沿浮吊覆蓋范圍內建造。作者經過對北方8 家海洋工程及船舶制造公司現場的考察，得出結論：滿足滑移裝船承載力及鋪設滑道的公司僅3 家，且跨距不能滿足鉆機模塊直接建造，需額外制作大型箱型梁用于支撐建造；對于浮吊裝船，建造過程中需始終占據碼頭前沿場地，嚴重影響場地布局及利用率。相對比而言，SPMT 軸線車裝船的要求相對較低，一是不受建造區域的限制，另外地面承載力不足可以通過增加受力面積彌補，因此越來越多的項目開始采用這種裝船方式。本文以蓬萊某海上平臺、曹妃甸某海上平臺及東方某海上平臺兩個鉆機項目裝船為例，對SPMT 軸線車應用進行技術及經濟分析，其中蓬萊某海上平臺鉆機模塊采用滑移裝船方式進行，曹妃甸某海上平臺及東方某海上平臺鉆機模塊采用SPMT 軸線車滾裝裝船方式完成。

2 SPMT 裝船介紹

2.1 SPMT 軸線車介紹

SPMT（Self-Propelled Modular Transporter）中文名稱為：自行式模塊運輸車，別名自行式液壓平板車。SPMT 主要由 4 軸模塊、6 軸模塊及動力裝置（PPU）組成，SPMT 6軸模塊如圖1 所示。可通過各種選配設備形成不同載重噸位，各種運輸組合的重載運輸系統，可以根據裝載貨物的不同需求被配置成各種結構、尺寸和重量。廣泛應用于大型設備場地倒運作業。可用于-20℃至+40℃，以及濕度為100%的極端工況地區，進口車輛承載力可達到每軸48噸。車組模塊可隨汽車公路運輸，連接拆解過程中吊車配合進行。

圖1 SPMT 6 軸模塊側視圖

軸線車具備確保在路面不平的情況下自動補償功能，以保持平板水平，從而可減少框架應力，延長部件使用壽命；保證貨物裝卸順暢，安全性能高。

無論是單臺，還是多臺軸線車，都分布有許多行走機構上的支撐油缸，支撐油缸通過管路和液壓軟管連結，并配有球閥。支撐油缸必須按照組群進行合理的布置才能有效承擔裝運任務。依據車組配置、負載的大小、重心位置以及行駛道路狀況，通過球閥可將頂升油缸分為不同的組別，構成不同的支撐方式，大多數情況下多采用“三點”支撐，也可以采取“四點”支撐形式。在鉆機模塊項目中通常采用“三點”支撐進行承載力計算。

SPMT 的行走機構依靠電子-液壓多模式轉向系統進行轉向。其組成部分有：帶有多個轉向程序的數字式轉向電子以及液壓轉向驅動機構，齒輪齒條結構，轉向可達±130°轉向程序：直行，橫行，斜行及繞任意旋轉中心旋轉。轉向機構的設計穩定，摩擦力小，轉向精度高，同時使車輛在靜止和滿負荷狀態下都可實現轉向和變換程序。

移動精度可達±2mm，采用電子多模式轉向技術，具有極高的靈活性和操控性，縱向或橫行并車或在600×600m的區域內實現開放并車，整個車輛組合僅需一臺遙控即可實現所有功能動作控制運行。遙控器上集中了行車、轉向、升降、轉向程序變換、制動等所有功能。SPMT 進行模塊鉆機轉運詳見圖2 所示。

圖2 SPMT 軸線車進行鉆機模塊轉運

SPMT 還可根據運輸結構進行多種方式的組合拼接，既可以使用螺栓、主銷及橫向連接塊進行橫向及縱向硬連接，也可以使用液壓軟管和信號線任意角度軟連接。

2.2 SPMT 軸線車裝船

鉆機模塊項目軸線車裝船通常有兩種方式：

2.2.1 利用通用工裝進行裝船模式

采用墊塊+平衡梁形式進行裝船，在項目開工前制作或改造平衡梁，布置于模塊支腿下方，裝船期間軸線車進車于平衡梁下方，通過起升軸線車達到頂起模塊的作用。應用項目：東方某平臺鉆機模塊建造項目，裝船現場詳見圖3。

圖3 東方某海上平臺鉆機模塊裝船現場圖

采用通用工裝裝船的特點主要有：

①該種方式可對墊塊及平衡梁重復利用，通常制作時按照歷時最大重量模塊進行考慮，避免在后續項目中重復進行改造加強；

②支撐點位于模塊支腿下，鉆井支持模塊模塊架高后不影響一層下管線及電纜敷設，可保證陸地建造完工狀態；

③需制作大量墊墩及平衡梁，且需在整個項目建造過程中長期占用，一次性投入高。

2.2.2 利用非通用工裝進行裝船模式

通過加強鉆機模塊結構形式進行裝船，項目設計階段根據模塊重量及軸線車設計，對結構梁進行升級或加強，裝船過程中，軸線車進車于該部分結構梁下，通過起升軸線車達到頂起模塊的作用。應用項目：曹妃甸某海上平臺鉆機模塊EPC 項目。裝船現場詳見圖4。

圖4 曹妃甸某平臺鉆機模塊裝船現場圖

采用非通用工裝裝船的特點主要有：

①該種方式可避免一次性大量制作工作的產生，不使用平衡梁等大型臨時職支撐工裝，將原有結構通過計算進行加強；

②因支撐主結構，因此處于結構下的部分管線及電纜在建造期間無法安裝和敷設，影響鉆機陸地建造完工狀態；

③由于是原有結構加強的形式，與采用平衡梁方式不同，需根據每個項目特點進行設計，為一次性裝船模式。

3 裝船方式對比

3.1 傳統裝船方式

海洋工程傳統裝船模式為滑移裝船，也稱為滑道牽引裝船。通常設計兩條滑道，鉆機模塊建造滑道區承載力在60 噸/延米以上，建造前根據鉆機模塊跨距完鉆機下方滑道鋪設，裝船前繼續鋪設滑道至船舶甲板，裝船過程中采用兩臺主絞車布置于鉆機模塊兩側，模塊滑靴端及滑道末端均布置兩個滑輪組，通過主絞車拖動鋼絲繩，帶動鉆機模塊實現滑動摩擦完成裝船，應用項目：蓬萊某海上平臺鉆機模塊EPC 項目，裝船現場詳見圖5。

圖5 蓬萊某平臺鉆機模塊裝船現場圖

滑道牽引裝船特點如表1 所示。

表1 滑道牽引裝船特點

3.2 軸線車裝船特點如表2 所示

表2 軸線車裝船特點

3.3 兩種裝船方式對比技術經濟分析

根據對兩種裝船方式統計得出兩種方式裝船各項投入，對比數據詳見表3。

表3 對比數據

通過技術及經濟投入對比，可以分析出SPMT 軸線車滾裝裝船具備較多優勢，主要體現在：①軸線車運行平穩，通過液壓補償系統可以保證在不平整路面運行時，可以保證車板始終水平穩定，從而保證設備安全，并且軸線車速度相對較快，裝船所需時間較短。②建造場地要求低，只要滿足承載力、平整度及通行要求即可，對裝船地點距離沒有要求，可降低場地租用費用，增加場地利用率。③裝船地點選擇靈活，鉆機模塊運輸過程中軸線車對地平均壓力一般不超過7 噸/平方米，因此對倒運路線及裝船碼頭承載力要求較低，裝船地點選擇靈活，可減少場地使用面積。④軸線車滾裝對船舶甲板強度、調載能力等性能要求相對滑移裝船低，因此對駁船噸位要求較低，船舶選擇范圍廣，降低船舶租賃費用。⑤軸線車滾裝裝船前期準備工作簡單，只需清理出相應運輸通道，鋪設鋼結構跳板（或鋼板）即可，且不需要回拖裝置，減少回拖裝置費用。⑥由于建造地點選擇靈活，裝船準備簡單，裝船時間選擇也較靈活，減少輔助人員費用。⑦目前SPMT 軸線車制造成本較高，且部分核心專利技術多為國外廠家掌握，SPMT 軸線車整體租賃費用較高，導致整體裝船成本高于傳統滑道牽引裝船的成本，因此SPMT 裝船方式更適用于建造地點位置不佳、預算較為寬裕及裝船工期緊張的項目，隨著國產SPMT 軸線車技術逐步成熟，在使用價格上將會進一步擴大優勢。

4 結束語

SPMT 軸線車在鉆機模塊中的成功應用，為后續鉆機模塊建造場地的確定具有重要意義，增加了建造地點的選擇范圍，同時在裝船過程中大大降低了人員投入和作業時間，也有力的降低了作業風險，值得推廣應用。高效的生產效率是保障企業的良好經濟效益和蓬勃發展的基礎，SPMT 軸線車裝船方式以其安全、可靠、高效的特點也逐漸使其成為了海洋工程行業的首選，同時也是滑道牽引裝船技術的有益補充，在提高公司單位產能和模塊建造效率具有重要意義。