以拖轮为砂石载体的FPSO单点海管悬空抛砂治理作业拖轮操作浅谈

王文峰 交通运输部烟台打捞局

FPSO单点,简单说就是将FPSO(海上浮式生产储油轮)定位于预定海域，并能够输送井流、电力等功能的装置。FPSO随风流围绕单点转动。单点连接有注水、混输等海管，在水动力及海床不稳定作用下，可能造成海管悬空。当悬空的海管平管段以及立管根部处于悬空状态时，管道会受到重力、波浪载荷、海流载荷及周期性振动的共同作用，在多种载荷下的应力超过其设计允许应力时，易引发管道强度破坏和疲劳破坏，导致管线破坏及泄漏。因为FPSO随风流转动，不能采用抛锚定位的平板驳来作业，需要以拖轮作为砂石料载体进行抛砂作业。

1.施工前的准备工作

（1）了解施工治理方案。

（2）FPSO方、施工方、船方共同进行风险评估，就安全、作业方式、气象、潮汐、通信，劳动保护等方面做相互沟通，制定各种应急预案。

（3）根据装载能力，靠码头装沙袋、移动式传送带设备，并给予遮盖，防止风吹雨淋。

（4）安装导航定位设备。工程作业中，将采用DGPS差分定位系统作为导航定位系统。GNS-I综合导航软件将用于接受和处理差分定位数据、罗经数据，从而对作业船进行指挥、导航和定位。

（5）召开施工前安全会议，参与施工人员熟悉船舶安全路线、消防救生器材摆放位置、集合点等，并做救生、弃船等相关演习。

（6）由施工方根据气象、潮汐、海况确定每天的抛砂作业时间，并提前通知船方。

（7）潜水员提前下水探摸，掌握由于膨胀弯等变化引起的管线位置的差异以及悬空高度的差异，调整定位数据、沙袋抛投数量。

2.拖轮操纵方式的确定

起初施工方要求“拖轮利用侧推等功能沿着悬空管线上方缓慢行驶，在行驶过程中，抛砂人员进行抛砂作业”。作为船长，抛开气象的影响，根据当地的潮汐、海管走向、抛填长度及我轮的操控能力，我给出了我认为比较合适的操纵方式。

（1）当地属于典型的正规半日潮，离岸较近，毗邻黄河口，大潮洵最大流速超过100cm/s，缓流期时间很短，主流向280-310°/100-130°。

（2）需抛填沙袋的三条管线以单点的不同桩腿为起点，走向和长度大约为：注水管线200°/22米、混输管线200°/45米、注水管线295°/29米。

（3）我轮的主要数据：总长59.2米，型宽14米，主机功率3776K W（5000HP），双车双舵，可变距螺旋桨，6T艏侧推一部，无艉侧推。

（4）结合以上条件以及平常在此矿区的作业经验，我认为船舶按施工方要求操作难度大。若想沙袋落点尽量在海管左右一米内，我认为如下操纵可行：不受限于海管走向，船舶顺在风流线上（受FPSO船位影响，船舶基本都是顶流），尽量保持船舶稳定并且使船尾抛砂点处于管线上方，分段抛砂（一米一段）。针对295°走向的管线，船舶基本顺着管线前后移动分段抛砂；205°走向管线，船舶基本横于管线，左右移动分段抛砂。这种方式相对受流速影响小，既可以提供船舶稳定性，还可以延长抛砂作业时间。

3.实际操作

（1）根据导航定位的指引，接近预定地点。在整个作业期间，定位工程师按已批复施工位置图将相应的单点桩腿位置、管线坐标输入到导航GNS系统中，并显示在计算机屏幕上，屏幕处于船长清晰可见位置。导航系统能实时显示我轮的实际位置与管线的定位偏差和轨迹偏差。

（2）接近预定地点，后驾驶台操纵，双舵采用“内八字”方式，舵角根据情况调整，多数在25-30°之间。到位后双车根据风流采用合适的螺距角辅以侧推，使船舶稳住，后甲板抛砂作业。整个作业过程中，尽量避免螺距角做过大调整。

（3）试抛：在295°走向管线实验性分段少量抛砂5米，经过潜水员探摸，沙袋落点集中，分布均匀，呈直线延伸，但是整体偏向一侧。考虑当时流向和管线走向基本一致，受流影响不大，判断是管线图和实际管线位置有点偏差。经定位修正后抛砂到位。

（4）两条200°走向管线我们也进行了试抛，考虑到海流的影响，我们抛砂偏向了海管上流一侧（定位导航就可以修正），经过探摸验证，横在海管上分段抛砂绝对满足要求。

(5)试抛探摸后，定位工程师根据探摸结果修正定位数据，我轮根据修改后的管线图引导，分段抛投每段施工所需抛投量大约1/3的沙袋，沙袋抛投数量由专人计数，数量由提前探摸的此段的海管底部悬空和海管外侧悬空数据计算所得。

（6）潜水员由单点平台下水进行水下探摸，复核抛砂精度，供定位人员进行微调，并且摆放水下砂袋，保证管线正下方砂袋一定要填实。

（7）沿管线继续抛砂，当抛砂量达到规定的2/3后潜水员重新进行探摸，并且进行水下摆放，保证管线两侧砂袋均匀堆放并给出相应数据。

（8）继续抛投，并根据潜水员给出的探摸数据有针对性的重点照顾。

（9）补投，确保沙袋底面根据管线悬空高度应适当增宽，沙袋之间尽量增大接触面，不留有较大空隙，保证沙袋的稳定性，防止悬空的继续恶化和旋涡冲刷海底管道。沙袋在海底管线两侧均匀堆放，管线上部有覆盖，覆盖高度0.5m，整体基本呈梯形，上部宽度约为2m。

4.总结

以拖轮为载体抛砂，沙袋是人工搬到传送带上再由传送带抛入海中。每袋沙袋都在30-40公斤，受限于工人的体力以及拆解沙袋的大包装的耗时，单位时间内抛入海中的沙袋数量是不等的，缓慢行驶中抛砂就易造成沙袋分布不均匀；再者海管悬空高度不等，需要抛填的沙袋数量也不等。分段抛砂很好的解决了这些问题，车、舵、侧推配合好，船舶移速多数时间可以控制在0.1Kn以下，可以根据需要，在不同地段抛填施工所需数量的沙袋，也减少了后期经潜水员探摸认为抛填高度不足而复填的工作量。

5.要点提示

（1）尽量在保持船尾位置稳定的情况下，用艏侧推保持首尾向在风流向上。风流合力向可以参考FPSO的艏向。

（2）GDPS差分定位导航设备可以实时的给出当前船舶的移动方向及速度（速度可以精确到小数点后两位）、前后左右的偏移量，也能通过船舶平面图直接观察。发现有偏移或者有偏移趋势，尽快采取纠正措施，动作应该柔和，尽量避免双车、侧推螺距角有大的变化。定位系统的天线，可能受单点的影响，有时会有跳点，出现短时的偏移，短时间（1-2秒）船位有超过1m的变动，定位工程师有解释，经历多了，也能习惯和掌握。

（3）受限于FPSO的位置限制，我们这种操作方式基本都是船首顶流操作，有时距离单点很近，甚至贴近单点桩腿，操作一定要谨慎，防止被流压到单点上。每次作业前要进行船位的稳定性验证，并制定相应的预案。

图1 拖轮在FPSO单点抛砂作业现场图

（4）倒流时，密切关注FPSO的转动，当FPSO转动到快影响我们作业的位置时，提前撤离作业区域。

（5）因横在205度管线上受影响的半个船宽长度的管线段，可以选择平流时船舶顺着管线进行作业。贴近单点桩腿处的抛砂作业，也尽量选择平流期作业为妥。

（6）潜水员下水时，远离潜水作业区域。