主拖船協助海上自升式鉆井平臺精就位作業過程和難點分析

摘 要：針對主拖船協助海上自升式鉆井平臺精就位作業，文章從作業前準備入手，分析作業過程中的接拖、初就位、精就位的難點并提出針對性建議，旨在提高主拖船協助自升式鉆井平臺精就位作業安全性、規范性，降低作業風險。

關鍵詞：鉆井平臺；精就位；拖船協助；東海油田

0 引 言

自升式鉆進平臺是用于鉆探井的海上結構物，是海上油氣勘探不可缺少的手段。它是可沿樁腿升降的移動式平臺。平臺就位時，先將樁腿插入海底，然后將工作平臺沿樁腿升起到一定高度即可進行鉆井作業。鉆井完成后，工作平臺降至海面，提起樁腿即可搬家。隨著國家海洋強國戰略的實施以及經濟社會發展對油氣產品旺盛的需求，海上自升式鉆井平臺2022年度有效使用率達90%，僅中國海油就擁有達44座，未來3年使用率將繼續穩步增長，海上自升式鉆井平臺精就位作業頻率也將更加頻繁。本文就一起主拖船協助自升式鉆井平臺東海油田精就位作業前準備、接拖、起拖、拖帶航行、初就位、精就位和解拖等過程進行研究，對主拖船協助海上自升式鉆井平臺精就位作業過程和難點分析，為類似作業提供借鑒和參考。

1 主拖船作業前準備

1.1氣象資料收集

主拖船和自升式鉆井平臺拖航組召開作業前風險評估會，對作業期間的氣象海況進行充分分析，選擇安全作業窗口。主拖船掛拖、起拖、就位、解拖等工作宜安排在潮流較小、天氣、海況和能見度良好情況下進行。主拖船在協助自升式鉆井平臺精就位作業必須選擇在白天、氣象條件良好、風速小于10 m/s、平潮或流速較小的海況下進行。

1.2 拖航阻力估算

主拖船和自升式鉆井平臺的摩擦阻力

Rf=1.67A1×V1.83×10-3（kN）

式中：A1—水下濕表面積，A1=1.7Ld+δLB，d—吃水（m），δ—方形系數（本次作業主拖船方形系數取0.68），L—船長（m），B—型寬（m），V—拖航速度。

主拖船和自升式鉆井平臺的剩余阻力：

Rb=0.147×δ×A2×V1.74+0.15V（kN）

式中：δ—方形系數（本次作業主拖船方形系數取0.68）A2—浸水部分的船中橫剖面積 ，A2=b×B×d，b-船中橫剖面系數，B—型寬（m），d-吃水（m），V—拖航速度。

自升式鉆井平臺拖航阻力也可以由被拖物阻力曲線圖估算得出，如圖1所示。

1.3 拖航航線設計

根據主拖船和自升式鉆井平臺的吃水，凈空高度，樁腿下降高度等船舶資料情況，盡量避開拖航海區漁船和漁網密集區，船舶交通流密集區，查閱相關圖書資料，制定航線計劃書，在海圖上標繪航線、航路信息，可供避風的臨時插樁點，航前，船長召集駕駛員對航線和航路進行熟悉，如圖2、圖3所示。

1.4 拖帶方案的制定

主拖船上主拖纜與自升式鉆井平臺上短索（過橋纜）用卸克連接完成掛拖作業。被拖物龍須鏈的連接方案如圖4所示：有短索（過橋纜）、三角板、龍須鏈、卸克與地令連接完成；同時配有應急拖纜、引纜、卸克等索具。拖帶長度一般為 200～550 m，具體長度視情由拖航組長確定，以利于不同階段船舶操縱要求和適應當時氣象海況情況為主。我國自行建造主流自升式鉆井平臺，以JUE-2000型較多，拖帶鎖具常用為龍須鏈73 mm×9 m，三角板240T，短鏈65 mm×30 m。

1.5 航前船舶人員和設備檢查

檢查油水及拖帶鎖具等物資的貯備，配足拖航時所需耗用的燃料、淡水、食品、物料、拖帶索具等作業所需的資源，并有適當的儲備，檢查主輔機及各種泵系情況、拖纜機的工況、制動系統、拖纜應急釋放系統、拖纜的磨損情況、錨設備情況、甲板機械、鯊魚鉗、擋纜樁的工況。對救生、消防設備、號燈、號型進行詳細檢查并且滿足“SOLAS”和“國際海上避碰規則”的要求。配備足夠的合格的船員，船員應具有適任的資格證書和國際航行所要求的相關證件。船舶各種證書、文件、資料，包括拖帶設備資料應保持齊全有效，并應滿足對國際航行船舶的有關要求，辦妥適拖證書。

2 主拖船協助精就位作業過程

2.1 接拖作業

具體接拖時間由拖航組決定，但主拖船也要根據最近的氣象海況和潮流情況，與拖航組溝通協商合適的接拖時間。如果當時情況允許隨時可以接拖，但以白天接拖為宜。接拖的時間節點不能掐算得太緊，要留有一定的寬裕度，以防中間出現問題給后面的拖航造成被動的局面。主拖船操縱試靠，判斷主拖船與平臺相對位置運動態勢，尋找相對穩定航向，保持船位穩定。等船舶穩定在平臺接拖位置后，將其牽引鋼絲連接至主拖船移貨絞車，將短纜、索節頭絞至主拖船后甲板，用鯊魚鉗固定，與主拖纜連接固定，將其回收鋼絲拆解。后甲板作業人員撤離至安全位置后通知駕駛臺釋放鯊魚鉗，同時船舶微速前進，主拖纜開始釋放。拖航組通知主拖船平臺拔樁結束，主拖船開始啟拖，開始正式拖帶。

2.2 起拖作業

拖纜正常連接后，主拖船先緩慢進車，一旦拖纜拉直時即刻停車，等拖纜有所松弛后再一步微速進車，并逐漸加速，用車時注意加減速要循序將近，避免大幅度加減車，保持好合適的纜繩入水角度，一般約為30°，切忌大幅度加速導致導致纜繩出水，受鈍力影響斷纜，或者大幅度降速導致纜繩纏繞螺旋槳。

2.3 拖帶航行

拖帶航行過程中，考慮水深、拖帶速度和拖纜懸垂大小的關系，為保護拖纜，防止拖纜觸底磨損，隨水深和拖航速度的變化，需要時常調整拖纜長度。同時還要結合現場氣象海況、航道寬度、被拖船偏蕩幅度、來往船舶密集度、作業漁船及漁網的分布情況等變化來調節拖纜的長度。一般情況下，拖纜長度S可用公式估算：S=K（L1+L2）（K取1.5～2，近程取1.5，遠程或風浪大時取2。L1+L2為拖船、被拖船的船長之和）。水深、拖航速度快、風浪大時，拖纜可放長一些；水淺、拖航速度慢、風浪小、偏蕩大時，拖纜要收短一些。正常拖航后需每天少許調整拖纜長度至少一次，以避免拖纜上的某點與尾滾筒、PIN 、地令長期接觸受力磨損。

2.4 初就位

自升式鉆井平臺在精就位前，需要初就位操作，初就位精度要求80～100 m。拖帶船隊低速通過就位點最近距離約80 m，方能達到要求。拖航組會對主拖船的航向和航速做出指示，因為就位點一般在采油平臺旁，存在很多潛在風險，船上認真對待其下達的各項指令，對于可能導致危險的指令及時提出異議，確保拖航安全。主拖船拖帶平臺至初就位位置后，保持主拖纜不受力狀態，平臺開始插單樁，待其插妥后，拖航組指揮主拖船轉向至預定航向。平臺其他樁腿開始插樁，樁腿插妥后，主拖船在拖纜不受力情況下在其船艏待命。

2.5 精就位

另外2艘協助拖船開始給平臺拋錨作業，待平臺左右各兩錨拋妥后，主拖船備車起錨開始協助平臺精就位作業。平臺起樁通過調整定位錨鋼絲長度，使平臺船位和艏向達到精就位要求，2艘輔拖船在平臺兩側帶纜備用，主拖船在其艏部待命，一般情況下，保持主拖纜不受力狀態，隨時跟蹤平臺的位置進行移動，有時也會按照拖航組要求進行拖纜受力，協助平臺移位。待平臺抵達指定精就位插樁位置后，主拖船繼續保持在其船艏待命，保持拖纜不受力狀態。待其插樁完成后，主拖船在其船艏拋錨待命，尾部主拖纜繼續保持不受力狀態。按拖航組要求，完成精就位作業后，主拖船保持帶拖情況下守護36 h。

2.6 精就位完成主拖船解拖

當平臺完成精就位后（見圖5），拖航船長應與平臺相關方依據《鉆井平臺操作手冊》《鉆井平臺拖航與就位作業規范》等相關要求，共同確定主拖船解拖的時機，其條件包括但不限于：

（1）平臺壓載完畢。

（2）平臺船位確認穩定、安全。

（3）如發生意外情況，無法滿足上述主拖船解拖要求，則拖航組長應組織平臺相關方及主拖船船長進行風險分析及評估解主拖的可行性。

（4）待鉆井船升船壓載結束后解拖。主拖船接到指令后，將錨絞起，收拖纜，根據當時風、流、海況情況，操控船舶接近鉆井船船頭龍須鏈/纜，與鉆井船人員配合解掉拖纜。

3 主拖船協助自升式鉆井平臺精就位作業難點

3.1 被拖船拖航阻力大

考慮到自升式鉆井平臺船型特點，受風面積大、樁腿情況下降時將導致更大拖航阻力，按照CCS拖航指南計算的拖航阻力與實際存在一定偏差。實際拖航時，以JUE-2000型鉆井平臺為例，在6級風情況下，拖航速度4 kn，拖航阻力將達到150 t，所以主拖船必須要有足夠儲備拖力和系柱拖力，拖帶鎖具也許足夠安全安全強度。拖航期間，平臺升樁，降樁，阻力變化，拖纜張力波動，要隨時注意拖曳設備狀況。起拖后，平臺持續升樁，拖航阻力減小，拖纜張力慢慢變小，懸垂量增加；接近目的地時，平臺持續降樁，拖航阻力持續增大，拖纜張力持續增大，懸垂量減小。

3.2 內外環境因素受限

平臺艏向，索具布置，風流等綜合因素，造成接拖時兩船距離要求近，約10 m，才能保證短纜不受力，后甲板作業環境安全。解拖時因為平臺兩側定位錨鋼絲尚未收妥，船舶接近和離開調整船位的余地非常有限，且長時間作業，有時涉及夜間作業，視線不佳和人員疲勞因素，均會導致安全隱患。

3.3 作業精度要求高

初就位要求80～100 m，拖帶長度長（初就位前收拖纜至300 m），距離就位點平臺要求距離80 m，抵達預定位置后短時間大幅度調整航向，轉向幅度甚至到達200°，操縱難度大，稍有不慎將導致主拖船、自升式鉆井平臺和就位點平臺發生碰撞，或者主拖船大幅度轉向拖纜纏繞螺旋槳。

4 主拖船協助自升式鉆井平臺精就位作業安全措施

4.1 接、解拖過程風險控制

本次拖航平臺使用的短纜為25 m，受風、浪、流等條件限制，主拖船需接近平臺約10 m才能保持短纜持續不受力，整個過程必須保持船位穩定，提供足夠時間給后甲板人員方能安全作業。為此，船上安排專人觀察拖纜入水角度，隨時匯報變化趨勢；觀察涌浪，如有大涌浪及時提醒，后甲板作業人員必須時刻警惕，保持安全站位。情況允許下，與拖航組協商，選用長度為30 m的短纜為宜。

4.2 平臺拖航過程風險控制

拖航期間安排瞭尾班，觀察被拖物的狀態，拖纜情況。嚴格遵守執行《1972年國際海上避碰規則》，加強值班瞭望，并正確使用雷達和VHF甚高頻無線電話，及時采取有效的避讓措施。按規定顯示或懸掛相應的號燈、號型，確保拖航作業的安全；經常定位，保持船舶沿計劃航線航行。注意對漁船及漁網的正確避讓，防止纏漁網、漁具；輪機部人員加強對機艙設備、拖曳設備等關鍵性設備檢查；查看天氣預報及NAVTEX和EGC播發的氣象信息，利用氣象傳真設備按時接收氣象傳真圖并做出分析；主拖船駕駛臺、后甲板、自升式鉆井平臺保持良好溝通。

5 結束語

由于自升式鉆井平臺精就位特殊操作環境，對安全和精度的要求極高，稍有不慎將導致預想不到的災難性后果，很有可能發生人員傷員、財產損失和海洋環境污染等后果，文章通過制定嚴謹科學的作業方案，概述作業流程、加強作業監管和風險防控等方面進行了分析，對提高精就位成功率、降低事故發生率有一定的參考價值。

參考文獻

[1] 唐廣銀，杜尊峰.自升式鉆井平臺海上遷航阻力計算研究[J].海洋技術學報，2014，33（03）：94-98.

[2] 桑靜男.鉆井平臺拖帶中的主拖船選擇要素[J].航海技術，2020，（01）：62-65.

作者簡介：

沈剛，高級船長，（E-mail）284035078@qq.com