泰山合拢法工艺在半潜式平台建造中的应用

周贵斌，李天侠，未俊丰

（烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东烟台 264000）

0 引 言

半潜式钻井平台可以在较深海域作业，能够适应较恶劣的海况条件，而且具有良好的移运性，在海洋石油勘探开发领域中发挥着重要作用[1]。因此，有关半潜式钻井平台设计，建造，维护等相关的研究一直是当前海洋工程研究领域的热点。本文结合钻井平台的建造经验，论述了利用“泰山”桥式起重机，创造出一种新的半潜式钻井平台建造工艺——泰山合拢法。

1 半潜式钻井平台

半潜式钻井平台由坐底式平台演变而来，主要结构包括：上层甲板（包括采油设备，井架，生活设施等）、下船体（包括立柱支撑、浮体等）两大部分，另外还有锚泊或者动力装置等[2]，如图1所示。为了保证其在深水海域的恶劣环境中作业的稳定性，其建造的体积往往比较庞大，重量大多在万吨以上。因此，建造一座半潜式钻井平台需要耗费巨大的人力、物力，建造工期也较长。

图1 半潜式钻井平台结构

2 半潜式钻井平台建造方法

2.1 分段建造，分段合拢

这是一种传统的平台建造方式，上层甲板与下船体先分段建造，然后将下船体组焊为一体，再在提升设备的帮助下，上层甲板各分段按照一定顺序在下船体上面组焊合拢，如图2所示。这种方法因为上船体分段与下船体的逐一合拢，耗时费力，造成了加工成本的大幅提升，经济性差；施工过程中，各分段精度、变形的不统一，使得整体组焊产生困难，直接影响了整个平台的成本和质量；而且高位作业工程量大，安全的有效保障也增加了工程施工的难度和成本[3]。因此，这种方法终将逐步被淘汰。

2.2 分段建造，整体合拢

上层甲板和下船体分别在陆地上分段建造，整体组焊完毕后，进行合拢。这种方法提高了施工安全性，产品质量也得到改善，更重要的是节省大量分段合拢时间，效率提升的同时，节省了大量的人工成本；目前新加坡、韩国、欧洲等造船技术比较先进、规模比较大的船厂大多采用此类建造方法。

但是，在上层甲板和下船体整体合拢的方法上，各个船厂不尽相同，目前主要有以下2种：

1)漂浮法：在海面上利用浮船将上层甲板漂浮到下船体上方，然后定位安装，如图3所示。这种方法因为需要较大的操作水域，往往要占用港口的交通区域进行操作，而且海面的波浪干扰对合拢关键环节的影响很大，操作起来难度较大。

2)滑移法：为上层甲板设立支腿和专用滑移轨道，利用推力装置将上层甲板沿着滑道拖到下船体上部，再将上层甲板落到下船体上，如图4所示。Aker Kvaerner公司使用过这种方法。由于不同平台之间的差异性，这些专设轨道和支架必须经过大规模的改造才能应用到其他平台，增加了工程量，也造成材料的浪费。

图4 甲板滑移整体合拢

3 泰山合拢法

当前大多数船厂倾向于半潜式钻井平台分段建造，整体合拢方式，但是有限的合拢能力严重制约了这种方法的有效实施。一种更安全，更高效的建造工艺—泰山合拢法被应用到了平台建造中。2008年4月，世界上最大的桥式起重机——“泰山”成功吊起 20133t的重量，实现了分段建造，整体合拢建造新工艺。

3.1 泰山桥式起重机

如图5所示，泰山桥式起重机横跨在宽120m，长380m，深13.2m的船坞上；它包括一根固定梁和一根移动梁，分别高100m和70m；为了提高吊点位置选择的灵活性，移动梁设有横移机构，横移距离为±7m，两根梁的间距可以在35.5～49.5m之间调整。这些都为平台的合拢施工提供了充裕的空间。

整个起重机采用12套卷扬机构进行起吊操作，每套卷扬机构起重能力为 1680t，总起重量为20160t。通过同步电脑控制系统，这 12套起升机构可以实现任意一套的单动、任意几套的组合动作以及 12套起升机构的联动，从而能够有效地保证提升的同步性和安全性。

图5 泰山桥式起重机

3.2 泰山合拢法及其优势

这种方法采取上层甲板和下船体同时分段建造，整体组焊的方式，全部的舾装设备和装置均在陆地上完成安装，然后先将上层甲板模块通过驳船移入船坞内，由“泰山”桥式起重机提升其到一定高度；然后将下船体移入船坞内，利用拖轮和船坞两岸的牵引装置将下船体在上层甲板下方准确定位，最后起重机下放上层甲板，使其与下船体对位，从而完成两者的合拢。

泰山合拢法的主要优势：

1)合拢时间短。由于上甲板的舾装，附属设备和装置均在陆地上完成安装，减少了高位作业量，安全性提高的同时也大大减少了工时成本；

2)与漂浮法整体合拢相比，由于合拢操作在船坞内进行，水面的波动很小，利用岸边固定的牵引装置对下船体进行精确定位，操作更平稳、易于控制。

3)与甲板滑移合拢相比，减少了重复铺设专门平移轨道和支架的工作，施工成本更少，合拢工期大大缩短。

4)“泰山”起重机上最多可以有384个吊点均匀布置在上层甲板的两个横舱壁上，受力更均匀，起吊时上层甲板本身无需增加过多的补强结构。

3.3 工程实践

2008年11月，首次利用泰山合拢法，成功实施了“中海油服－Pioneer”1.4万t半潜式钻井平台上甲板模块与下船体的合拢工程，如图7～9所示。此后，又先后实施了“巴西国家石油－SS Amazonia”，“意大利Saipem－D90”以及“巴西国家石油－SS Pantanal”等平台的合拢工程。

图7 提升上层甲板模块

图8 下船体正逐步移到上甲板下方

图9 对位合拢完毕

通过工程实践证明，泰山合拢法可以使单个平台的建造时间平均缩短200万个工时，建造周期可以平均缩短30%以上，提高了建造质量、生产效率和施工的安全性。

4 结 语

半潜式钻井平台的建造技术处于船舶建造行业的前沿，为保证平台的质量和安全，应采用泰山起重机这样世界领先设备。事实证明，泰山合拢法的成功应用，已经改变了传统的半潜式钻井平台建造方法。

[1] 段艳丽，张金平，刘学虎，等.半潜式钻井平台的波浪载荷计算[J].石油矿场机械，2006，35(2)：41-44.

[2] 孟昭瑛，任贵永.半潜式钻井平台工作原理和结构特点分析[J].中国海洋平台，1995，10(1)：35-38.

[3] 马延德，姜福茂，孙洪国.深水半潜式平台概要建造方案[J].中国造船，2008, 49 (增刊2): 159-167.