一种组合式吸力锚的建造安装方案

(中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司，天津 300452)

一种组合式吸力锚的建造安装方案

罗晓明

(中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司，天津 300452)

介绍一种适用于海洋石油开发设施的新型组合式吸力锚的结构形式，主要性能以及建造、海上拖航和安装方案，说明该类型组合式吸力锚具有良好的承载力性能和拖航稳性，同时其建造和海上安装简易。

组合式吸力锚；建造；拖航；海上安装

1 组合式吸力锚介绍

组合式吸力锚基础具有抗滑移和抗倾覆功能，将外界环境条件对海上石油生产装置的作用力传递至海床。该组合式吸力锚包括6个吸力锚筒，其上部由6块T形截面的弧形梁式裙板和数个加强构件连接，每个吸力锚顶部有一个与生产装置连接锥孔对应的锥台。

1.1 结构形式及主尺度

组合式吸力锚基的每个吸力锚直径12 m、高12.5 m、其水平截面圆的圆心均布于直径51 m的圆上；T形截面的弧形裙板的顶部平面环板的径向宽度等于吸力锚直径12 m、垂直弧形裙板高为6 m、圆弧半径为25.5 m；组合式吸力锚总重量约1 722 t，结构形式见图1。

图1 组合式吸力锚结构形式

1.2 组合式吸力锚性能

组合式吸力锚结构的强度、屈曲和整体抗弯性能满足设计规范要求[1]，吸力锚承载力及拖航性能如下。

1.2.1 承载力

1)水平承载力10 103 kN。

2)抗拔力10 602 kN。

3)抗压力87 629 kN。

1.2.2 拖航性能

1)拖航稳性很好，完全满足规范要求，风引起的风倾角很小，6级风以下的风速引起的风倾可忽略不计。

2) 当波长接近或等于组合式吸力锚的直径63 m时，引起的运动最为剧烈，运动幅值最大。

3) 吸力锚筒内静态压力为126.5 kPa，动压力最大值为4.5 kPa ，最大动压力占筒内静压力3.5%左右，动压力的变化对于拖航影响较小。

4) 波长63 m、波高2 m时，摇摆幅值与临界漏气角之间的比较见表1，在63 m波长条件下拖航，组合式吸力锚是不会漏气的。

表1 摇摆角幅值与临界漏气角的比较

2 组合式吸力锚建造方案

组合式吸力锚总体建造在船坞中进行，建造方案如下，具体见图2所示。

1)6个吸力锚锚筒在车间预制完成或外协制造完毕后，运至船坞内，摆放至正三角形3个顶点，正三角形内接于直径51 m的圆上。

2)将3块T形连接板与3个吸力锚焊接对位。

3)将剩余3个吸力锚焊接固定。

4)焊接吸力锚间裙板。

5)焊接吸力锚上环板和锥台。

6)依据锥台建造锥孔“模子”。由于要保证海上安装的精准度，组合式吸力锚和罐体的安装做到零误差，需要将6个连接结构的底部在组合式吸力锚上预制完成，并与组合式吸力锚标号对应，然后将6个锥孔加上临时支撑调离组合式吸力锚上。

图2 建造方案示意图

3 组合式吸力锚拖航方案

组合式吸力锚采用气浮拖航方案拖航至指定安装地点，方案[2]如下，具体见图3所示。

3.1 拖航前准备工作

1)检查人孔盖。

2)泵阀系统的安装。

3)安装集装箱、发电机、空压机、注气管线。

4)安装电罗经和水平传感器。

5)通过注气系统为吸力锚充气，调整组合式吸力锚的艏艉吃水，保证艉倾不小于0.3 m。

3.2 海上拖航

1)将拖航用龙须缆、主拖缆、过桥尼龙缆与组合式吸力锚上拖点连接好，并将过桥缆放到水中，主拖龙须缆和过桥缆备用一套与拖点连接好，并将缆绳放到组合式吸力锚顶面固定好。

2)将定位用拖缆在组合式吸力锚顶部连接好，在组合式吸力锚顶部固定好，将过桥尼龙缆放置到组合式吸力锚外边缘固定。

3)将组合式吸力锚结构与船坞边上带缆柱带尼龙缆。

4)船坞充水，将组合式吸力锚浮起，随着组合式吸力锚的浮起，缓缓收紧所带缆绳，当组合式吸力锚完全浮起后带紧尼龙缆。

5)打开坞门，主拖船捞起过桥尼龙缆，放松拖缆机上的缆绳并向坞外航行一段距离抛锚。

6)拖船绞紧拖缆机，随着拖缆的收紧将组合式吸力锚与带缆柱连接的缆绳缓慢放松，使组合式吸力锚慢慢被拖出船坞。

7)当组合式吸力锚离开船坞后，艉部拖船和组合式吸力锚上尾部拖点带缆，艏艉共2艘拖轮将组合式吸力锚拖航到施工地点，另一艘护航拖船在被拖结构1 000 m范围内护航。

图3 拖航方案示意

4 组合式吸力锚海上安装

4.1 辅助作业船就位、清泥

1)提前到达施工地点，抛锚就位。

2)组合式吸力锚预安装位置探摸清泥。

3)辅助作业船绞离预安装位置待命。

4.2 组合式吸力锚定位

1)当根据GPS定位系统显示拖航到施工区域后，待被拖结构基本稳定后，摘掉拖带缆，连接定位缆绳，3艘拖船配合将组合式吸力锚拖到预安装位置，根据组合式吸力锚上电罗经显示调整好方位角后3艘拖船分别下艏锚，绞紧拖带缆。

2)组合式吸力锚初定位完成后将辅助作业船作业船绞回距组合式吸力锚30 m位置定位，绞紧各锚缆，并将组合式吸力锚与作业船之间用尼龙缆带缆。

组合式吸力锚定位完成[3]。

4.3 贯入前准备工作

1)组合式吸力锚上设备机具的回收。

2)贯入用泵阀系统管线连接。

3)将注气用气管牵引到船甲板上。

4)将水平传感器观测系统连接到甲板上。

4.4 初步贯入

1)控制注气管线上的阀门进行吸力锚筒放气，随着吸力锚的排气，组合式吸力锚整体慢慢下沉。

2)观测水平传感器的读数，随时调整6个吸力锚的排气情况，保证组合式吸力锚水平下沉。

3)当组合式吸力锚自重入泥结束后，启动泵阀系统，使组合式吸力锚结构继续贯入，贯入到入泥6 m后关闭泵阀系统，暂停贯入工作。

4.5 拖轮解脱

1)组合式吸力锚贯入泥面6 m后，3艘定位拖船缓慢回绞拖缆机，并放松锚链，当拖船距组合式吸力锚结构约50 m后停止回绞，并放松拖带缆。

2)潜水员由辅助作业船甲板下水，解脱各拖船的拖带缆，拖船回绞拖缆机，回收各拖带缆。

4.6 筒内清泥

1)潜水员下水打开筒顶的人孔盖，开始清泥作业。使用高压水枪，冲泥并气举排出。

2)清泥深度0.5～0.6 m，误差控制±150 mm，以满足最终组合式吸力锚顶面标高的设计要求。在清泥期间，根据贯入深度可算出吸力锚筒内加强板与清泥后泥面的距离，并据此制作定长测量杆。潜水员水下清泥时可实时比较以保证达到清泥深度要求。

4.7 再次贯入

1)潜水员封闭人孔盖完成后，再次启动贯入设备和测控设备，对下部结构顶升30 cm后停止。

2)启动贯入设备和测控设备将结构向下贯入至设计深度。贯入过程中实时进行桩筒入泥深度、筒内外压差和结构倾斜度的测量和监控工作，并与设计要求的筒内负压等限定值跟踪对比。保证不超过设计限定值。如接近限制则需进行泵阀流量的相应调整。记录相关数据。

3)当测控设备显示贯入到设计深度后，潜水员下水进行复测。

4)测量平台的水平度、标高、位置度及坐标方位角并记录。出具测量报告。

5)回收泵阀系统，锚筒内灌浆，完成组合式吸力锚海上安装工作。

[1] American Petroleum Institute.API RP 2SK recommended practice for design and analysis of station keeping systems for floating structures[S].Washington D.C.:API,2005.

[2] 张秀林，王春波.筒形基础海上安装方案探讨[J].中国海洋平台,2012，27(2):16-19.

[3] 刘爱永.可解脱吸力锚基础浮拖方案[J].中国造船,2012，53(2):29-33.

A Combined Suction Anchor and Its Fabrication and Installation Plan

LUOXiao-ming

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Company, Tianjin 300452, China)

A combined suction anchor suitable for the facilities in ocean petroleum development was introduced, including in the structure, main performance, fabrication plan, towing plan and installation plan. This type of combined suction anchor has good bearing capacity, performance and towing stability. Its fabrication and offshore installation plan is simple and feasible.

combined suction anchor; fabrication plan; towing plan; installation plan

P752

A

1671-7953(2017)05-0153-03

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.040

2017-07-12

修回日期：2017-08-31

罗晓明(1978—)，男，硕士，高级工程师

研究方向：船舶与海洋石油装备技术研究及管理