“渤海自立号”平台B生活楼改造可行性分析

张 亮

(中海油能源发展股份有限公司，天津300452)

海洋平台

“渤海自立号”平台B生活楼改造可行性分析

张 亮

(中海油能源发展股份有限公司，天津300452)

通过对“渤海自立号”平台B生活楼改造及锚机、栈桥移位的可行性进行分析,评估“渤海自立号”平台的现状、预估改造工作量及改造后平台的稳性计算，得出改造最佳方案的可行性结论，即安装“海洋石油281”平台的3层生活楼。

自升式平台；生活支持；B生活楼改造；稳性分析

“渤海自立号”平台为沉垫自升式移动平台，B生活楼底座由螺栓固定，由于长时间的频繁拖航、就位和升降作业，使船体尾部局部受力过大，造成底座螺栓大量断裂，经过专业机构的分析，造成螺栓断裂的原因是船体在作业过程中局部变形，针对这一现象，2010年“渤海自立号”特检期间更换了高强度螺栓，并进行焊接处理，暂时缓解了这一现象。

“海洋石油281”平台生活模块为可装卸式模块，由25个集装箱组成，最大可满足200人的使用要求。该平台于2009年建造完成并投入使用，但2010年10月由于该平台从生活工程支持状态转化为钻井支持状态，其生活模块拆下后一直摆放在钻采公司场地，对其优质资源造成了一定程度的浪费。

“渤海自立号”人行栈桥在右舷，海上作业时只能右舷靠平台，左舷接船上下货物。而左舷吊机吨位比较小，作业半径比较短，拖轮经常钻到船体下方才能装卸货物，存在撞桩腿、潜水泵管的风险。如果将人行栈桥和锚机互换位置，采取左舷搭接平台，右舷吊机作为主力吊车，这样不仅可以满足作业需要，还大大减少了作业风险。

“海洋石油281”平台人行栈桥[1]为可伸缩式，搭接范围为10～18 m，而“渤海自立号”人行栈桥为液压折叠式，搭接范围(18±1)m。如果将“海洋石油281”人行栈桥安装在“渤海自立号“左舷，不仅平台就位范围比较广，而且作业比较灵活。还大大提高了平台支持状态的灵活性，使“渤海自立号”能够更好地满足不同条件下的服务要求。

1 改造方案可行性分析

1.1 B生活楼改造技术方案

1.1.1 “渤海自立号”平台B生活楼技术参数[2]

B生活楼坐落在尾部原井口槽处，质量为420 t，通过螺栓及工字钢与主船体连接。生活楼长为14.5 m、宽为13.7 m、高为12.6 m，见图1俯视图与图2侧视图。

图1 B生活楼俯视图

图2 B生活楼侧视图

1.1.2 “海洋石油281”生活模块技术参数[3]

“海洋石油281”移动生活楼可供200 人居住。生活楼采用小型化集装箱拼装形式，固定在悬臂梁上的钻杆堆场上。整个生活模块拆卸和吊装简易方便。整个模块共有25只独立的集装箱型单元组成，分成5层，每层5只独立的集装箱单元，中间通道作为生活通道。独立的集装箱型单元尺度为：长×宽×高=12 192 mm×3 000 mm×2 800 mm。

25只集装箱组成整体后的尺寸：长×宽×高=15 100 mm×12 192 mm×14 100 mm。每只集装箱最大质量为13 t，25只集装箱整体质量约为250 t。

1.1.3 “渤海自立号”B生活楼更换为“海洋石油281”平台生活模块技术方案

改造原平台船尾凹槽，制作生活模块底座，拆除“渤海自立号”B生活楼及附属设施、生活模块前面通风筒、管线等移位。在船尾槽口处进行结构加强，制作生活模块底座，底座兼有管架场功能，设计载荷30 kN/m2。将生活模块拆除后，可作为甲板使用，上面可放4 000 kN可变载荷，并满足平台升降系统强度规范及使用要求。

尾部甲板由9根14 m工字钢作为主梁，与“渤海自立号”原船肋骨相接。下部用工字钢作为斜支撑，分布在槽口两侧，与原平台肋位相接，制作完加强结构后，依照规范[4]对焊缝进行无损探伤。尾部甲板加强结构及底座质量约为70 t。

安装“渤海石油281”平台生活楼模块(见图3、图4)，共计5层，25只集装箱，质量共250 t；连接管线及电缆，在主甲板选择适当位置安装外输分电箱。重新布置舱室风道，回装各舱室的进排风机、风筒风帽，对焊缝进行探伤。

图3 生活模块更换后平台布置图

图4 生活模块安装后视图

1.2 人行栈桥、锚机移位技术方案

为了满足“渤海自立号”平台左舷搭接平台，使用右舷吊机接船装卸货物，将人行栈桥移到左舷船尾，锚机安装在右舷，拆除电缆栈桥。

1)拆除“渤海自立号”平台液压人行栈桥，将栈桥桥体与基座拆解分离后进行吊装，桥体质量3.8 t，基座质量6.2 t；拆除栈桥踏板及底座，将底座切割位置打磨平整。

2)拆除电缆栈桥整体(包括基座及油柜)。

3)将锚缆前端距浇筑索节2 m处切断，将锚及浇筑索节移走，更换锚缆；拆除锚机及其控制系统，将锚机底座切割掉，甲板打磨平整；无损拆除锚架。

4)在“渤海自立号”压载11P舱室内，进行结构加强，制作人行栈桥基座支撑,使用工字钢及20 mm厚钢板进行结构加强，制作完成后，按照CCS要求对焊缝进行探伤。

5)左右舷船尾各加装1个导缆孔[5]，型号为AC310，并制作相应的导缆孔底座，在底座下部舱室内即11P、11S进行结构加强，对加强的结构及导缆孔底座与甲板焊接处的焊缝进行100%MT 和100%UT探伤。

6)将液压人行栈桥及附属设施安装在平台左舷，控制系统移位，对所有与船体相联的焊缝进行探伤；连接相关电缆、管线。

7)在右舷船尾相应位置焊接安装锚机底座[6]，锚机底座使用工字钢及钢板，采用加强肋板方式制作，与原锚机底座形式相同，对底座进行强度评估并对焊缝进行探伤。

8)安装原平台锚机，更换固定螺栓；控制台安装在3#桩室内，控制电缆和动力电缆重新铺设。

9)锚架安装在相应位置，在11S舱室内使用工字钢及20 mm钢板进行结构加强，并对焊缝进行探伤。

10)安装锚，试验收放锚机，调整锚在锚架合适的位置上。

1.3 改造后“渤海自立号”平台稳性分析

1.3.1 船尾安装“海洋石油281”生活模块

依据船舶稳性计算书对“自立号”稳性进行计算如下[7]。

质心纵坐标LCG=22.687 6 m；

浮心纵坐标LCB=22.545 6 m；

纵倾力臂LCG-LCB=0.142 0 m;

纵倾力矩△(LCG-LCB)=9 650.116 kN·m(其中，△为排水量)；

每厘米纵倾力矩MTC=471.313 kN·m；

纵倾值Lt=-△(LCG-LCB)/(100×MTC)=-0.204 7 m；

艉吃水增量△La=-(L/2-LCF)×Lt/L=0.12 m(其中L为平台纵长，LCF为漂心距中值，LT为平均吃水);

艏吃水增量△Lf=(L/2+LCF)×Lt/L=

-0.09 m;

艉吃水La=LT+△La=1.71 m;

艏吃水Lf=LT+△Lf=1.51 m;

质心垂向坐标KG=4.03 m;

初稳心高GM0=KM-KG=13.670 3 m;

自由液面修正值δh1=0;

修正后的初稳心高GM1=GM0-δh1=13.670 3 m;

可变载荷W=5 400 kN;

剩余可变载荷△W=3 370 kN。

1.3.2 船尾不安装“海洋石油281”生活模块，只作为载货甲板使用[7]

质心纵坐标LCG=22.8 m;

浮心纵坐标LCB=22.545 7 m;

纵倾力臂LCG-LCB=0.254 3 m;

纵倾力矩△(LCG-LCB)=17 257.269 kN·m;

每厘米纵倾力矩MTC=471.268 kN·m;

纵倾值Lt=-△(LCG-LCB)/(100×MTC)=-0.366 2 m; 艉吃水增量△La=-(L/2-LCF)×Lt/L=0.21 m;

艏吃水增量△Lf=(L/2+LC)×Lt/L=-0.16 m;

艉吃水La=L+△La=1.79 m;

艏吃水Lf=L+△Lf=1.43 m;

质心垂向坐标KG=3.7 m;

初稳心高GM0=KM-KG=14.016 9 m;

自由液面修正值δh1=0;

修正后的初稳心高GM1=GM0-δh1=14.016 9 m;

可变载荷W=5 280 kN;

剩余可变载荷△W=6 490 kN。

以上2种作业状态(工况1质心高度为4.03 m，工况2质心高度为3.7 m)，经计算极限质心高度曲线(见图5极限质心高度曲线)，在风速36 m/s(完整稳性)、51.5 m/s(完整稳性)、25.8 m/s(破舱稳性)3种工况下都满足“渤海自立号”的稳性要求[8]。

图5 极限质心高度曲线

1.4 人行栈桥、锚机移位及生活模块改造前后对比(见表1)

表1 改造前后对比

2 结束语

通过实施本次改造解决了长期以来结构变形的安全隐患，增加了平台可变载荷，减轻整船质量，提高了就位灵活性。改造时间安排在平台特检回码头期间进行，减少对作业影响，改造施工工期约2个月。

安装3层生活方案为最佳方案(见图6改造后平台布置图及表2改造方式对比)，在完成凹槽底座的制作和生活模块的试安装工作，既可以满足未来项目人员住宿需求，又可以方便拆卸，进行工程支持改造等，且灵活定位平台功能。

图6 改造后平台布置图

项目改造前安装0层安装3层安装5层平台住宿总人数/人350150254350可变载荷/kN9960134601196010960平台总质量/t6698．96348．96498．96598．9

[1] 刘戈，宋克新，张海.海洋平台栈桥动力分析[J].海洋技术，2009,6(2)：84-87.

[2] 中国船级社.“渤海自立号”操船手册[R].北京：中国船级社质量认证公司，2011.

[3] 中国船级社.海洋石油281操船手册[R].北京：中国船级社质量认证公司，2009.

[4] 中国船级社.海上移动平台入级规范[M].北京：人民交通出版社，2012.

[5] CB/T 34—2007，船用导缆孔[S].

[6] 胡甫才，周勇，向阳，等.锚机基座有限元分析与试验研究[J].船海工程，2007，36(2):53-56.

[7] 赵成璧，邹早建.船舶稳性计算程序ESTAB[J].武汉造船，2001(2)：12-14.

[8] 王志荣，钱培英.破舱稳性极限重心高度曲线计算方法介绍[J].中国航海，1990，36(1)：36-37.

The feasibility of the transformation living quarter of BOHAIZILI platform B and the transfer of windlass and trestle bridge are analyzed.The results of the status quo analysis of the BOHAIZILI platform,estimation of renovation work and stability calculation of platform after retrofit indicate that the best way of transformation is feasible,three floors of HAIYANGSHIYOU281 platform are installed.

jack-up platform;accommodation supporting;renovation of B living quarter;stability analysis

张亮(1986-)，男，内蒙古赤峰人，工程师，大学本科，主要从事海洋石油移动平台管理工作。

U656.6；P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.01.015

2015-10-21