“勘探六号”进江拖航的通航安全风险分析

李　伟，薛仕中，汤国杰，冯爱国

(南通航运职业技术学院 航海系，江苏 南通 226010)

“勘探六号”进江拖航的通航安全风险分析

李伟，薛仕中，汤国杰，冯爱国

(南通航运职业技术学院 航海系，江苏 南通 226010)

摘要：根据长江口特定的水文、气象及通航环境特点，考虑拖船配置的合理性、航道水域的适应性等方面因素，对大型钻井平台“勘探六号”进江拖航方案进行论证分析，系统分析“勘探六号”进江拖航的主要通航安全风险，提出相关的建议及通航安全保障措施。

关键词：大型钻井平台；拖航；风险评估；通航安全保障措施

近年来随着海洋石油资源的勘探和开发形式不断发展，长江口地区已基本形成了大型海洋石油开发设施和海洋工程装备建造的规模效应。这些大型海上设施多数无自航能力，在投产使用进出作业场地或水上移动时需要采用拖航方式来实现。由于平台体积庞大、上层建筑高大，拖航作业难度大，加之长江口水域船舶流量大、通航环境复杂，拖航作业存在较高的通航风险，一旦发生事故将造成巨大的经济损失和社会负面影响。因此大型海上设施的安全拖航是海事主管部门、造船企业及承拖单位的重大技术课题[1]。

“勘探六号”享有“中石化钻井航母”的美誉，是中石化旗下最先进的钻井平台，此次需由作业地点拖航进江，至招商局重工(江苏)有限公司(位于南通江海港区)进行首度大修。笔者作为“勘探六号”拖航课题组成员，参与了平台拖带进江作业的全过程，结合本次拖航的成功经验，从拖船配置的合理性、航道水域的适应性等方面对拖航方案进行论证分析，针对“勘探六号”进江拖航的主要通航安全风险提出相关的建议及通航安全保障措施，以期能为该类特殊拖航作业提供参考。

1“勘探六号”技术参数及拖航任务

“勘探六号”2010年建成，是bmpc-375型自升式钻井平台，形状呈三角形，总高度154.35 m，总长101 m，型长72.10 m，总宽76.6 m，拖航吃水5.2 m，最大排水量19 916 t，外观见图1。

图1　“勘探六号”位于起拖点

此次拖航由作业地点起拖，计划由南槽S7进口拖带进江，依次通过长江上海段和长江江苏段，在招商局重工(江苏)有限公司进坞大修，具体进江航行计划[2]见表1。

表1　“勘探六号”进江航行计划(2015年10月20日)

进坞作业选择条件风力不大于5级，能见度大于1 500 m，流速不大于1 kn。由5艘拖船协助采用拖尾的方式，将平台拖到坞门口附近，在距坞口约20 m处稳住平台，由带缆艇将船坞两侧10 t卷扬机钢丝绳链接到平台,利用卷扬机将平台拖移进坞，进坞操作示意于图2。

图2　进坞操作示意

2拖船的配置及拖航拖力分析

2.1拖船编队方案

进江拖航作业共有4 艘拖船协助，其中“海洋石油683”轮担任主拖，同时配备两艘2 368 kW以上的全回转拖船在船艉吊拖，另外安排一艘拖船伴航作应急拖船，拖航编队示意图见图3。拖带船队总长295 m，拖航船队总宽76.6 m。

图3　拖带编队示意

2.2拖船的相关资料

主拖船船长73.6 m，主机功率11 480 kW，系柱拖力1 660 kN，拖航吃水6.5 m。配有主拖缆和备用拖缆各一根，长度分别为1 400 m，破断负荷约4 770 kN。在长江上海段和长江江苏段航行时，配有辅助拖船见表2。

表2　其他辅助拖船资料

2.3拖航阻力估算

拖航选择在连续2 d风力小于6级、能见距离大于3 000 m的条件下进行，根据《海上拖航指南》(2011)进行海上拖航进行阻力估算[3]。

(1)

式中：Rf——被拖船的摩擦阻力；

Rb——被拖船的剩余阻力；

Rft——拖船的摩擦阻力；

Rbt——拖船的剩余阻力。

1) 拖船的阻力。主拖船在静水中拖航速度V为4 kn时阻力。

(1) 主拖船的摩擦阻力

Rf=1.67A1V1.8310-3

(2)

式中：A1——船舶或水上建筑物的水下湿表面积。经计算Rf≈8.07 kN。

(2) 主拖船的剩余阻力

Rb=0.147CbA2V1.74+0.15V

(3)

式中：Cb——方形系数;

A2——浸水部分的船中横剖面积。

经计算，剩余阻力Rb≈55.28 kN。另外2条港作拖船阻力每艘记为40 kN，不再重复计算。

2) 被拖海洋平台拖航阻力。“勘探六号”拖航吃水在5.2 m，其水下部分可近似没有任何载重线型变化的箱形船及水上结构。根据式(2)、(3)，经计算，其水下湿表面积A1≈5 681.48 m2，水下中横剖面积A2≈355.68 m2，所以被拖物体阻力:Rf≈35.5 kN,Rb≈228.9 kN。

因此拖航船队的总阻力为：Rt≈468 kN。

此外, 当吃水5.2 m时,对于受风面积庞大的钻井平台或其他水上建筑物(拖船部分较小,可忽略)其拖航阻力尚应按式(4)计算, 并与以上计算结果比较, 取较大值。

(4)

式中：ρ——空气密度，kg/m3,一般取ρ=1.22 kg/m3；

V——风速,m/s；取20.6 m/s；

Cs——形状系数；

Ai——船舶受风面积，按顶风计算，经高度系数和形状系数修正后的受风面积为Ai为2 427.57 m2。

经计算：Ra≈641kN，总阻力∑R≈830kN。

2.4拖带所需拖力分析

根据海上拖航船队的经验，拖船有效输出拖力约为拖船系柱拖力的75%。主拖船“海洋石油683”主机功率11 480 kW，系柱拖力1 660 kN，则有效输出拖力为：166×75%=1 245 kN，大于拖船船队在静水中拖航速度达到4 kn的总阻力，拖航过程中另有2艘功率2 368 kW的拖船在尾部协拖，因此拖船拖力足够。

3长江段拖带作业的通航安全评估

3.1航道尺度与拖带航行的适应性分析

3.1．1航道宽度

采用2种方法估算拖带船队通航所需的航道宽度。

1)《海港总体设计规范》[4]6.4.2规定，单向航道有效宽度W和航迹带宽度A可按下列公式确定。

(5)

式中：A——航迹带宽度，m；

B——船舶间富裕宽度，取76.6 m；

C——船舶与航道底边的富裕宽度取1B；

γ——风流压偏角,取γ=7°；

n——船舶的漂移倍数,取n=1.69。

经计算得：A=163.2 m，W=316.4 m。

2) 根据《钻井平台拖航与就位作业规范》[5](SY/T10035—2010)规定：进行航线设计时航道的宽度一般应不小于3倍的平台型宽。“勘探六号”自升式钻井平台型宽68.4 m，根据3倍平台型宽的要求计算，则所需航道的宽度为205.2 m。

取以上计算结果较大值，即拖航船队所需航道宽度为316.4 m。目前长江上海段南槽S7 灯浮至圆圆沙灯船航道宽度在500～2 300 m，外高桥航道、宝山航道及宝山北航道宽度都在1 000 m或以上；长江江苏段南通以下主航道的航道宽度为500 m，均满足拖带船队通航要求，但部分航段拖带船队航行期间可能会占用通航分隔带。

3.1.2航道水深

“勘探六号”拖航吃水为5.2 m，“海洋石油683”拖航吃水为6.5 m；辅助拖船最大吃水均小于5 m。故整个拖带船队最大吃水为6.5 m，加上0.8 m的富裕水深，则“勘探六号”拖带船队航经水域所需的最小水深为7.3 m。

目前长江上海段圆圆沙灯船至浏河口警戒区航道维护水深为12.5 m；长江江苏段长江1#浮至长江15#浮，深水航道以500 m航道宽度、12.5 m水深(理论最低潮面)为维护标准，均能满足拖航船队通航水深要求；但南槽航道A38～S27(九段附近)最小水深为5.3 m，需乘潮2 m以上通过。

3.2拖带航行的主要风险

3.2.1进江拖带风险

1) “勘探六号”在拖航过程中部分航段需占用通航分隔带，且拖带船队船速慢，保向、改向和变速能力差，绝大多数船舶均处于追越态势，“勘探六号”平台与它船对遇、追越的间距均不大，若航速、船位控制不好，容易造成主拖船发生断缆或碰撞事故[6]。

2) 长江上海段拖航期间，需乘潮通过南槽航道浅水区(九段附近)，若乘潮时机不对，存在搁浅风险；需依次穿越圆圆沙警戒区、吴淞警戒区、宝山警戒区和浏河警戒区，警戒区内船舶交通流较为复杂，拖带船队的操纵能力受到限制，发生紧迫局面的风险较高。

3) 长江江苏段拖航期间航经水域交通流量大，特别在长江11#浮以下右岸有太仓港密集的码头，进出码头船舶、乘潮上行的小型船舶频繁穿越航道，会遇局面复杂，发生船舶碰撞事故的风险高。根据航行计划长江江苏段拖航均为夜航，夜航期间船舶驾驶员受视距限制影响大，观察灵敏度降低，通航风险高[7]。

4) 风、潮流及能见度等自然条件对拖带船队航行安全影响大，不利的风流作用下，会使得平台拖带占用更多的通航水域，严重时会造成被拖船舶的偏移、摇荡，甚至发生断缆情况。

5) “勘探六号”呈三角形，形状不规则对船队操控十分不利，拖带过程中受力位置较难控制，易发生偏转。当拖船配合不当时，会造成船队偏荡幅度过大，偏荡严重时，甚至出现被拖平台倾覆或断缆状况[8-9]。

3.2.2进坞作业风险

进坞前需进行编解队作业，挂解拖缆作业期间可能存在拖船碰撞平台的安全风险；主拖解缆初期，拖船可能稳不住平台，在风流作用下发生漂移存在发生船舶碰撞、搁浅的风险；当流速、潮高不合适，存在无法进行进出船坞操作、碰撞坞墩的风险。

3.3相关建议

1) 拖带船队应充分借鉴以往拖带大型平台进(出)江的成功经验，熟悉和了解长江口水文、气象的特点，掌握长江上海段及江苏段通航船舶的特点，选择连续两天风力不大于6级、能见距离大于3 000 m的条件下进行。

2) 应按规定申请发布航行通告(警告)，拖带作业过程中，应充分利用现有的海事监管资源，加强VTS 安全监管和全程跟踪，申请安排海巡艇全程护航和进行必要的交通疏导。

3) 应提前将拖带作业计划、船队动态通报给上、下游港航单位，提请适当管控船舶进出及靠离泊作业，主动发布安全信息。

4) 拖航作业的业主单位与承拖单位应向海事管理部门提交CCS签发的《适拖证书》，拖带船队进江前应对拖船、拖缆等进行检查，确保处于适拖状态。

5) 经过浅水水域应认真核算可利用的潮高和富裕水深，加带尼龙缆绳做保险缆，确保在通过浅区时处于安全状态，防止搁浅事故的发生。

6) 按《内河避碰规则》的规定显示号灯号型，根据航道与通航环境正确处理拖航过程中遇到的追越和对遇问题，主动联系沟通。

7) 拖航中应派专人测定船位，随时了解船位和风流压差及变化，并及时修正。应根据当时的潮流和风向确定转向位置，在转向前须提前通知各拖船，避免使用大角度转向而造成船队大幅度摆动，应提前用小舵角分段转向，避免船队摆动。

8) 针对可能遭遇的各种风险制定包括防断缆、防碰撞、防大雾等方面的应急预案，加强应急的演练和培训，落实各项安全、应急和防污染措施。

9) 当受风、流、潮高和进坞时间影响不合适进坞时，启动应急预案，平台在招商重工1#码头内档港池内插桩或利用一艘平板驳垫档靠泊1#码头。

参考文献

[1] 陆培.“希望2号”钻井平台长江口水域拖航实践评估[J].航海技术，2012(5)：22-24.

[2] “勘探六号”进江拖带作业方案[Z].南通:南通中海船务代理有限公司,2015.

[3] 中国船级社.海上拖航指南[M].北京:人民交通出版社,2011.

[4] 席永涛,方泉根.船舶航行风险形成原因重要度分析与计算[J].中国航海，2007(2):39-43 .

[5] 海港总体设计规范：GB/ JTS 165-2013[S].北京:人民交通出版社,2014.

[6] 钻井平台拖航与就位作业规范：SY/T10035-2010[S].北京:石油工业出版社,2010.

[7] 洪碧光,李强,高孝日，等.拖航系统偏荡情况的仿真研究[J].中国航海,2009,32(3):107-110.

[8] 李伟,胡甚平,尤庆华．港口水域通航风险评价的未确知测度模型[J].上海海事大学学报，2009，30(3):13-17．

[9] 高嫱，郭国平，刘成勇.拖带大型无动力船舶通过内河桥梁水域关键技术分析[J].船海工程，2011(4)：161-163.

Risk Assessment for Towing the Large Offshore Oil Drilling Platform Kantan 6 in Yangtze River

LI Wei, XUE Shi-zhong, TANG Guo-jie, FENG Ai-guo

(Dept. of Navigation, Nantong Vocational andTechnical Shipping Collage, Nantong Jiangsu 226010, China)

Abstract:According to the specific characteristics of hydrology, meteorology and the navigable environment, the towing scheme of the large offshore drilling platform Kantan 6 into the Yangtze river is demonstrated from views of the tug configuration and waterway conditions. The main navigation risks of this towing project are analyzed systematically, to put forward relevant suggestions and navigation safety guarantee measures accordingly.

Key words:large offshore drilling platform; towing; risk assessment; navigation safety guarantee measures

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2016.03.036

收稿日期：2015-12-17

基金项目：江苏省高校优秀科技创新团队资助计划,南通航运职业技术学院课题(HYKJ/2015B02)

第一作者简介：李伟 (1984—),男，硕士，讲师 E-mail:weili@ntsc.edu.cn

中图分类号：U676.1

文献标志码：A

文章编号：1671-7953(2016)03-0163-04

修回日期：2016-01-04

研究方向:水上交通风险决策与控制