钻机模块SPMT 轴线车装船技术及经济分析

刘婧LIU Jing；杨昌华YANG Chang-hua；王斌WANG Bin

（①中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司，天津300450；②中海油能源发展装备技术有限公司，天津300450；③海洋石油工程股份有限公司，天津300450）

1 概述

海洋钻机模块属于海上平台的一部分，承担着海上钻井任务，整装钻机模块包含钻井支持模块，钻井设备模块及灰罐三部分，其中钻井支持模块重量约1200 吨，钻井设备模块重量约1000 吨，本文主要就该两部分模块的装船模式进行分析，以探索出适用性更强，同时更加经济高效的装船方式。

目前海洋钻机模块码头装船绝大多数采用滑移装船方式进行，个别在码头前沿建造的钻机项目可采用浮吊装船的方式，但是这两种方式对于建造场地要求比较苛刻。滑移装船要求场地具备滑道敷设的条件，同时滑道承载力必须满足滑靴受力面积的要求，浮吊装船要求钻机必须在码头前沿浮吊覆盖范围内建造。作者经过对北方8 家海洋工程及船舶制造公司现场的考察，得出结论：满足滑移装船承载力及铺设滑道的公司仅3 家，且跨距不能满足钻机模块直接建造，需额外制作大型箱型梁用于支撑建造；对于浮吊装船，建造过程中需始终占据码头前沿场地，严重影响场地布局及利用率。相对比而言，SPMT 轴线车装船的要求相对较低，一是不受建造区域的限制，另外地面承载力不足可以通过增加受力面积弥补，因此越来越多的项目开始采用这种装船方式。本文以蓬莱某海上平台、曹妃甸某海上平台及东方某海上平台两个钻机项目装船为例，对SPMT 轴线车应用进行技术及经济分析，其中蓬莱某海上平台钻机模块采用滑移装船方式进行，曹妃甸某海上平台及东方某海上平台钻机模块采用SPMT 轴线车滚装装船方式完成。

2 SPMT 装船介绍

2.1 SPMT 轴线车介绍

SPMT（Self-Propelled Modular Transporter）中文名称为：自行式模块运输车，别名自行式液压平板车。SPMT 主要由 4 轴模块、6 轴模块及动力装置（PPU）组成，SPMT 6轴模块如图1 所示。可通过各种选配设备形成不同载重吨位，各种运输组合的重载运输系统，可以根据装载货物的不同需求被配置成各种结构、尺寸和重量。广泛应用于大型设备场地倒运作业。可用于-20℃至+40℃，以及湿度为100%的极端工况地区，进口车辆承载力可达到每轴48吨。车组模块可随汽车公路运输，连接拆解过程中吊车配合进行。

图1 SPMT 6 轴模块侧视图

轴线车具备确保在路面不平的情况下自动补偿功能，以保持平板水平，从而可减少框架应力，延长部件使用寿命；保证货物装卸顺畅，安全性能高。

无论是单台，还是多台轴线车，都分布有许多行走机构上的支撑油缸，支撑油缸通过管路和液压软管连结，并配有球阀。支撑油缸必须按照组群进行合理的布置才能有效承担装运任务。依据车组配置、负载的大小、重心位置以及行驶道路状况，通过球阀可将顶升油缸分为不同的组别，构成不同的支撑方式，大多数情况下多采用“三点”支撑，也可以采取“四点”支撑形式。在钻机模块项目中通常采用“三点”支撑进行承载力计算。

SPMT 的行走机构依靠电子-液压多模式转向系统进行转向。其组成部分有：带有多个转向程序的数字式转向电子以及液压转向驱动机构，齿轮齿条结构，转向可达±130°转向程序：直行，横行，斜行及绕任意旋转中心旋转。转向机构的设计稳定，摩擦力小，转向精度高，同时使车辆在静止和满负荷状态下都可实现转向和变换程序。

移动精度可达±2mm，采用电子多模式转向技术，具有极高的灵活性和操控性，纵向或横行并车或在600×600m的区域内实现开放并车，整个车辆组合仅需一台遥控即可实现所有功能动作控制运行。遥控器上集中了行车、转向、升降、转向程序变换、制动等所有功能。SPMT 进行模块钻机转运详见图2 所示。

图2 SPMT 轴线车进行钻机模块转运

SPMT 还可根据运输结构进行多种方式的组合拼接，既可以使用螺栓、主销及横向连接块进行横向及纵向硬连接，也可以使用液压软管和信号线任意角度软连接。

2.2 SPMT 轴线车装船

钻机模块项目轴线车装船通常有两种方式：

2.2.1 利用通用工装进行装船模式

采用垫块+平衡梁形式进行装船，在项目开工前制作或改造平衡梁，布置于模块支腿下方，装船期间轴线车进车于平衡梁下方，通过起升轴线车达到顶起模块的作用。应用项目：东方某平台钻机模块建造项目，装船现场详见图3。

图3 东方某海上平台钻机模块装船现场图

采用通用工装装船的特点主要有：

①该种方式可对垫块及平衡梁重复利用，通常制作时按照历时最大重量模块进行考虑，避免在后续项目中重复进行改造加强；

②支撑点位于模块支腿下，钻井支持模块模块架高后不影响一层下管线及电缆敷设，可保证陆地建造完工状态；

③需制作大量垫墩及平衡梁，且需在整个项目建造过程中长期占用，一次性投入高。

2.2.2 利用非通用工装进行装船模式

通过加强钻机模块结构形式进行装船，项目设计阶段根据模块重量及轴线车设计，对结构梁进行升级或加强，装船过程中，轴线车进车于该部分结构梁下，通过起升轴线车达到顶起模块的作用。应用项目：曹妃甸某海上平台钻机模块EPC 项目。装船现场详见图4。

图4 曹妃甸某平台钻机模块装船现场图

采用非通用工装装船的特点主要有：

①该种方式可避免一次性大量制作工作的产生，不使用平衡梁等大型临时职支撑工装，将原有结构通过计算进行加强；

②因支撑主结构，因此处于结构下的部分管线及电缆在建造期间无法安装和敷设，影响钻机陆地建造完工状态；

③由于是原有结构加强的形式，与采用平衡梁方式不同，需根据每个项目特点进行设计，为一次性装船模式。

3 装船方式对比

3.1 传统装船方式

海洋工程传统装船模式为滑移装船，也称为滑道牵引装船。通常设计两条滑道，钻机模块建造滑道区承载力在60 吨/延米以上，建造前根据钻机模块跨距完钻机下方滑道铺设，装船前继续铺设滑道至船舶甲板，装船过程中采用两台主绞车布置于钻机模块两侧，模块滑靴端及滑道末端均布置两个滑轮组，通过主绞车拖动钢丝绳，带动钻机模块实现滑动摩擦完成装船，应用项目：蓬莱某海上平台钻机模块EPC 项目，装船现场详见图5。

图5 蓬莱某平台钻机模块装船现场图

滑道牵引装船特点如表1 所示。

表1 滑道牵引装船特点

3.2 轴线车装船特点如表2 所示

表2 轴线车装船特点

3.3 两种装船方式对比技术经济分析

根据对两种装船方式统计得出两种方式装船各项投入，对比数据详见表3。

表3 对比数据

通过技术及经济投入对比，可以分析出SPMT 轴线车滚装装船具备较多优势，主要体现在：①轴线车运行平稳，通过液压补偿系统可以保证在不平整路面运行时，可以保证车板始终水平稳定，从而保证设备安全，并且轴线车速度相对较快，装船所需时间较短。②建造场地要求低，只要满足承载力、平整度及通行要求即可，对装船地点距离没有要求，可降低场地租用费用，增加场地利用率。③装船地点选择灵活，钻机模块运输过程中轴线车对地平均压力一般不超过7 吨/平方米，因此对倒运路线及装船码头承载力要求较低，装船地点选择灵活，可减少场地使用面积。④轴线车滚装对船舶甲板强度、调载能力等性能要求相对滑移装船低，因此对驳船吨位要求较低，船舶选择范围广，降低船舶租赁费用。⑤轴线车滚装装船前期准备工作简单，只需清理出相应运输通道，铺设钢结构跳板（或钢板）即可，且不需要回拖装置，减少回拖装置费用。⑥由于建造地点选择灵活，装船准备简单，装船时间选择也较灵活，减少辅助人员费用。⑦目前SPMT 轴线车制造成本较高，且部分核心专利技术多为国外厂家掌握，SPMT 轴线车整体租赁费用较高，导致整体装船成本高于传统滑道牵引装船的成本，因此SPMT 装船方式更适用于建造地点位置不佳、预算较为宽裕及装船工期紧张的项目，随着国产SPMT 轴线车技术逐步成熟，在使用价格上将会进一步扩大优势。

4 结束语

SPMT 轴线车在钻机模块中的成功应用，为后续钻机模块建造场地的确定具有重要意义，增加了建造地点的选择范围，同时在装船过程中大大降低了人员投入和作业时间，也有力的降低了作业风险，值得推广应用。高效的生产效率是保障企业的良好经济效益和蓬勃发展的基础，SPMT 轴线车装船方式以其安全、可靠、高效的特点也逐渐使其成为了海洋工程行业的首选，同时也是滑道牵引装船技术的有益补充，在提高公司单位产能和模块建造效率具有重要意义。