70 m作业水深自升自航式修井船设计方案

李骏，潘斌

1.中国船舶工业贸易公司，北京100048

2.上海交通大学，上海200030

70 m作业水深自升自航式修井船设计方案

李骏1，潘斌2

1.中国船舶工业贸易公司，北京100048

2.上海交通大学，上海200030

针对我国采用现有OSV平台模式在为自升式平台提供补给时存在的经济性和适应性的不足，自行研制了作业水深70 m的自升自航式修井船，以期从根本上解决该问题。文章介绍了新型修井船的功能和特点，新型修井船的主要设计参数指标，新型修井船结构特点及其与国外同类船的对比，新型修井船的总体布置，修井船配备的动力及主要设备，修井船的经济性分析等。

自升自航式修井船；方案设计；经济性分析；自升式平台

0 引言

自上世纪70年代第一艘自升式钻井平台问世至今，我国已建造了40余艘自升式海上石油平台。自升式石油平台主要应用于中浅海域，采用桩腿与工作平台一体的设计，可根据需要拖运到预定的海域进行开采作业。考虑到每次移行所需的时间和成本都比较高，自升式石油平台通常只在特定的海域进行作业，而平台日常所需的柴油、淡水和开采所需的水泥、泥浆等，则主要通过OSV（Offshore Supply Vessel）进行运输。

针对上述我国采用现有OSV平台模式在为自升式平台提供补给时存在的经济性和适应性的不足，自行研制了作业水深70 m的自升自航式修井船，以期从根本上解决该问题（美国于1955年研制出第一艘自升自航式修井船，并应用于墨西哥湾）。

我国现有的自升式石油平台按照作业水深划分，可以大致分为3个工作区间，分别为70 m以下、70～110 m、110 m以上，并且数量上也各约占三分之一（见表1）。考虑到我国现有自升式石油钻井和生产平台的现状，研制和开发作业水深为70 m的修井船是当务之急。

表1 按作业水深划分的我国自升式钻井平台数量/座

1 新型修井船的功能和特点

新型修井船是针对我国70 m及以下作业水深的自升式钻井平台的补给与修井作业的需求，兼顾东南亚市场特别是马来西亚和新加坡方面对70 m左右作业水深的修井船的需求进行方案设计的。船上配备有200 t的起重设备和直升机平台，可满足渤海湾内浅海油田，渤海、东海乃至东南亚地区的中浅海油田平台的补给和修井作业需要。

自航修井船作为海洋工程船舶中的一类，各大船级社都有针对其制订的专门规范。本新型修井船是按照中国船级社（CCS）和美国船级社（ABS）颁发的现行规范和规则进行设计的，即符合中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》（2012版）、美国船级社《Mobile offshore drilling units》（2014版）、美国船级社《Lift Boat》（2014版）、IMO《海上移动式钻井平台构造和设备规则》（2009年版）的相关要求。

本新型修井船的船体呈三角形，带有3个箱形桩腿，采用液压式升降，艏艉各安装有起重机，直升机甲板安排在艏部主甲板上的第三层位置。本船是一艘用于修井和试油作业的自升自航式修井作业船，可用于水深6~70 m范围内泥砂质或类似海底海域的油、气、水井作业，适用于（直径3.5in（90mm）的钻杆粘成的）深度5 500 m以内的直、斜井的大修和小修作业。

本新型修井船的设计除了保留了原浅水作业修井船的尺度小、造价低、具备自航功能的机动灵活等特性外，还采用了自升式钻井平台的液压式升降装置，在海上作业时能快速将桩腿放置于海底，从而将船体迅速抬升上海面的新特性。在遇到风暴的情况下，可迅速移航至安全的地点。此外，为了满足修井船的固井、修井、补给等多方面的需求，新型的修井船还配置了直升机甲板，以实现人员和货物的快速配置。

2 新型修井船的主要设计参数指标

新型修井船的主要设计参数指标见表2、表3。

表2 新型修井船主要结构设计参数指标

表3 新型修井船作业海区工况设计参数指标

3 新型修井船结构特点及其与国外同类船的对比

3.1 新型修井船结构特点

（1）考虑到新型修井船是基于渤海湾、东南亚等海域工作条件，以及海域6~70 m范围内泥砂质或类似海底海域的作业特点进行设计的，因此船体采用单甲板、单底钢质全焊接结构，甲板拱梁为0.2 m。

（2）船舶主体为箱体结构，由纵向舱壁和横向舱壁把整个箱形主体划分为不同用途的舱室，并具有很大的抗扭刚度。

（3）船舶主体的甲板、底部、舷侧及纵舱壁全部采用纵骨架式结构。甲板及底部的纵骨间距为0.55 m，舷侧及纵舱壁的纵骨间距为0.5~0.55 m。由加强横梁、加强肋骨和肋板构成的横向框架，采用三档肋距，分别为1 850、2 275、2 300 mm。直升机甲板设置于船舶艏部，采用桁架结构支撑。

（4）桩腿采用直径3 m、壁厚5.7 cm的箱形结构。桩柱外部采用液压顶升装置，内部设有纵向桁材及撑杆，桩腿上等距排列有销孔。

（5）船舶的结构材料。桩腿采用高强度船用钢（EH36级钢），桩靴采用高强度船用钢（DH36级钢），主船体结构及主甲板以上结构采用一般强度船用钢（B级钢），型材采用一般强度船用钢（A级钢）。

3.2 与国外同类船的对比

Montco Offshore公司于2012年建造了当时最大的作业水深为85 m的LB ROBERT型修井船，A. K.SUDA公司于2014年建造完成了迄今为止最大的自升自航式SUDA 450 L3T型修井船，其最大的作业水深为112 m，见表4。

表4 本船与LB ROBERT、A.K.SUDA修井船技术指标对比

相比于世界上最先进的这两艘修井船，70 m水深自升自航式修井船通过将左舷和右舷的桩腿更靠近船尾的设计，使得平台左右舷横向以及桩腿的凹槽空间得以扩展，获得了更大的平台开放甲板面积；并通过增大船尾左右舷桩腿末端桩靴的尺寸，以及桩靴入土端构成流线型，获得了修井船在支撑状态下的更大的稳性和装载能力，改善了其在自航状态下艉部的流线型，改善了修井船的适航性能。

4 总体布置

（1）该新型修井船上共设置了6道横向水密舱壁，3道纵向水密舱壁。主甲板以下从艉至艏依次为压载水舱、舵机舱、机舱（机舱控制室）、发电机舱、循环泵及配套设备舱、压载水舱、施工人员休息室、淡水舱、海水舱、燃油舱、压载水舱（洗井液舱、压井液舱）、压载水舱。

（2）该船主甲板以上设有四层甲板。

第一，主甲板设备尽量布置在开放甲板面积处，以满足作业需要和安全规范的要求。主甲板自艏至艉大体可划分为生活区和作业区两部分。主甲板的生活区位于艏部，设有应急发电机组舱、主机控制室和配电板舱室、公共洗浴区、职工生活区和干部生活区、厨房及仓库、冷藏仓库、散热器舱室及登上驾驶甲板的通道。作业区位于艉部，设有1座大型悬臂梁起重机（和1座小型悬臂梁起重机）及其各自的支撑和锁紧装置、900 m2的开放作业甲板（其上可布置修井模块和油管堆场等）。船尾中部装有1台起重能力为200 t，回转半径为40 m的起重机，船首中间位置及船尾左右舷设有桩腿及升降系统，船首左右舷分别设有满足安全规范要求的气胀筏以及吊放式的救生艇，船中部左右舷设有锚和锚绞机等系泊设备。

第二，主甲板以上一层甲板设有104人（其中包括26个4人间）的住舱、公共活动空间及主机和发电机组的散热系统。二层甲板设有54人的住舱（其中包括10个1人间，20个2人间和1个4人间）、医疗室、通向桩腿和直升机甲板的通道及伸出主甲板艏部悬空支架上的直升机甲板。四层甲板设有驾驶室、海图室、直升机控制及引导舱室。

5 修井船的动力及主要设备

（1）推进系统。本船的推进系统为双机全回转双桨和艏部推进器。主机、齿轮箱和螺旋桨的型号、性能等如下：船用主机型号CAT 3516C，额定功率1 750 kW，额定转速1 600 r/min，齿轮箱型号为杭齿前进MA142，减速比5.06，螺旋桨为全回转螺旋桨。

（2）船舶电站。该船设有4台船用发电机组和1台备用发电机组。柴油机和发电机的型号、功率等如下：柴油机型号CAT 3516B，柴油机功率1 750 kW，额定机组功率1 700 kW，配发电机型号STAMFORDPM734，发电机组参数为三相、400V、50 Hz，备用发电机组500 kW。

（3）修井船的主要设备。主要包括桩腿升降系统、200 t悬臂梁式起重机、DP-1动力定位系统、直升机助降系统。

第一，桩腿升降系统。桩腿升降系统采用GustoMSC公司生产的GHJ S-2650-HPE型液压升降系统，升降系统为箱型结构并安装在配套的箱型桩腿外侧，采用液压锁销顶升形式传动，平台抬升速度可达到21 m/h，而下降速度可达27 m/h。

第二，起重机。起重机采用RamMachineTooling Inc公司生产的RAM 200-120型绕桩腿式平台起重机。该起重机的起重能力为200 t，臂长36 m。

第三，动力定位系统。采用KONGSBERG公司生产的K-POS DP1型动力定位系统。该系统通过对平台艉部两个调距桨和艏部推进系统的集中控制，实现平台在系泊状态下，在以平台中心为原点的、半径为3 m的水域范围内的作业。

第四，直升机舰面及助降系统。直升机舰面及助降系统采用中船公司系统工程部研制的HDSS型舰面系统。该系统可以通过灯光、导航雷达装置，协助直升机着船和系留，并为舰面提供电源、气源、水源、辅油供应及维护保障设备。

6 修井船的经济性分析

新型修井船是根据潜在用户的需求以及经济能力来进行方案设计的，本船基于方案设计的总体造价估算见表5。

表5 70m自升自航式修井船的造价初步估算

相比于国际市场，新加坡船厂Triyards近日获得了2艘72 m作业水深的BH300型自升自航式修井船（liftboat）订单，总价约为1.12亿美元。该修井船采用4个桁架式桩腿，升降装置采用双侧式齿条，每套装设12个齿轮。而我们研制的新型70 m作业水深的自升自航式修井船采用了3个箱式桩腿，升降装置采用与箱式桩腿配套的液压顶升装置。新型修井船在设计上的改进，不但减少了一个桩腿的建造安装成本，而且箱式桩腿的建造效率也较桁架式桩腿有一定的提高。此外，新型修井船上的直升机舰面系统和推进系统采用了国内设备，提高了其经济性。

7 结束语

进入2015年以来，国际油价振荡下行，各海上石油生产企业均严格控制生产成本，兼具平台供应和居住等功能的70 m作业水深的自升自航式修井船，在功能和经济上均适用于我国、中东和东南亚地区的海上石油工程作业，是一种值得推广使用的海上石油工程装备。

[1]孙东昌，潘斌.海洋自升式移动平台设计与研究[M].上海：上海交通大学出版社，2008.

Conceptual Design of Self-propelled and Self-elevating WorkoverLiftboat forWorking inWaterDepthof70 m

LiJ un1，PanBin2
1.China Shipbuilding Trading Co.，Ltd.，Beijing 100048，China
2.ShanghaiJ iaotong University，Shanghai200030，China

OSV platform used at present in China to provide supplies for self-elevating platform has disadvantages in economy and adaptability.Therefore，the development of a self-propelled and self-elevating workover liftboat forworking inwaterdepth of 70 m is brought forward.This paperintroduces the main design parameters，structural characteristics of the new type workover liftboat，and compares them with foreign similar kind of workover liftboats.The paper also illustrates the general layout of the workover liftboat，its power unit and othermainequipment，as wellas its economic analysis.

self-elevating and self-propelled workover liftboat；conceptual design；economic analysis；self-elevating platform

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.03.006

李骏（1979-），男，北京人，高级工程师，2001年毕业于上海交通大学船舶及海洋工程专业，现从事船舶及海洋工程项目经营和管理工作。

2015-01-20