锚系铺管船过平台抛锚方法介绍

王 玮 吴业卫 韩 旭刘 丰 李睿尧 刘星辰

海洋石油工程股份有限公司 （天津 300461）

当前海洋石油工程施工领域中，铺管船的定位系统主要包括锚系系统与动力定位系统，本研究主要探讨浅水锚系系统在实际工程中的应用。

浅水锚系S-LAY铺管船在浅水海底管道铺设作业中得到广泛应用[1]。锚系铺管船通过抛锚拖轮将工作锚布设在海床设计位置，锚机和工作锚通过锚缆连接，通过前后锚机回收和释放锚缆以定向拖拽、牵引方式实现铺管船的方向调整与移位。

针对绝大多数海底管道铺设项目，浅水锚系S-LAY铺管船需要沿着设计路由将海底管道铺设在海床上，为保证铺管船沿着设计路由进行铺管作业，需要合理设计各个工作锚的抛锚位置。工作锚抛锚位置既要为铺管船向前提供足够的拉力，又要能够保持船舶的稳定性，确保在不发生船舶失位的情况下，具备抵御不良天气与海况的能力，给海底管道的铺设安全提供足够保证，并保障船舶自身与海底设施的相对安全。

锚缆通过铺管船锚缆通道，以导缆钳作为出缆口。由于导缆钳无法移动，工作锚设计锚点的位置直接决定了锚缆的出缆方向。通常，海底管道是由一个导管架平台到另一个导管架平台，所以需要在导管架平台附近进行起始、终止铺设，铺管船就需要通过平台进行起始、终止铺设作业。

对于新开发油田或新建海洋平台附近的海管铺设，铺管船一般通过“起始锚法”或借助“导管架平台桩腿带缆”方法进行过平台的海管铺设作业[2]。一些开发较久的海洋平台，由于平台导管架下已存海底管道与设施较多，锚缆干涉的影响无法忽略，在施工过程中，工作锚无法找到合适锚点的情况经常发生，导致铺管船在通过平台时没有安全稳定的锚位。

锚系铺管船在通过平台时工作锚无法找到合适的抛锚点，根本原因是导缆钳无法移动，无法在平台导管架和锚缆不干涉区域找到合适锚点。针对该问题，一方面可以考虑平台导管架桩腿带缆连接锚缆的可行性，另一方面可改变导缆钳作为锚缆最终出口的状况。

1 平台导管架桩腿带缆连接工作锚锚缆

使用导管架桩腿带缆的方法，和海底管道起始铺设使用导管架桩腿作为固定端的方法类似，都使用环形吊带与导管架桩腿进行连接，然后环形吊带再与工作锚锚缆或起始缆进行连接。无论是工作锚的锚缆张力还是起始缆的铺设张力，都通过环形吊带作用在导管架桩腿上，而且对于工作锚锚缆使用导管架桩腿带缆的情况，随着铺管船的移动，与工作锚锚缆连接的环形吊带也会绕着所在的导管架桩腿转动。使用环形吊带与导管架桩腿进行连接，可以避免工作锚锚缆随铺管船移动对导管架桩腿防腐涂层造成损伤。平台导管架桩腿带缆连接工作锚锚缆的施工方法如下：

（1）根据铺管船过平台整个过程的需要，判断铺管船需要几根工作锚锚缆进行导管架桩腿带缆，并确定导管架桩腿的带缆位置。导管架桩腿带缆位置的选择，一要考虑现场方便连接，二要考虑铺管船通过平台后方便断开连接。

（2）结合需要带缆的工作锚和其他正常抛锚的工作锚，完成相关的锚位设计，并进行锚泊分析，确定在工况要求下各工作锚锚缆张力和铺管船的稳定性，尤其是需要带缆的工作锚锚缆张力。

（3）依据锚泊分析，得出需要带缆的工作锚锚缆最大张力，同时考虑动态放大的情况，受力方向应考虑导管架桩腿带缆全过程中桩腿受力的极限工况，同时导管架桩腿需进行整体强度及局部强度的评估，并出具评估报告。

（4）进行导管架桩腿带缆处的连接设计，依据锚泊分析和导管架桩腿带缆强度评估结果，选取合适工作载荷的环形吊带、卡环及过渡缆绳。由于铺管船工作锚锚缆直径较粗，与桩腿带缆环形吊带连接时操作不便，可以通过过渡缆绳连接环形吊带和工作锚锚缆。过渡缆绳的工作载荷要满足锚泊分析和导管架桩腿带缆强度评估的要求，其长度要满足整个铺管船过平台的要求，不能出现过渡缆绳进入导缆钳的情况。具体连接如图1所示。

图1 导管架桩腿带缆连接

（5）依据相关设计结果进入施工现场进行施工，铺管船将需要进行导管架桩腿带缆的工作锚锚缆一端交于拖轮，拖轮将锚缆固定在甲板上。同时，铺管船将过渡缆、环形吊带及卡环转移至工作小艇。

（6）工作小艇航行至导管架带缆桩腿附近，将环形吊带绑在桩腿上；在工作小艇上连接环形吊带和过渡缆一端，连接完毕后工作小艇将过渡缆另一端交予拖轮，在拖轮甲板将其与工作锚锚缆相连。

（7）拖轮释放工作锚锚缆与过渡缆，铺管船工作锚锚缆带张力，进行张力试验，张力试验通过后，该工作锚锚缆在导管架桩腿带缆工作完成。

2 改变导览钳作为锚缆最终出口的状况

2.1 使用铺管船带缆桩和导缆孔进行抛锚

要改变导缆钳作为锚缆最终出口的状况，可以使用铺管船甲板现有的带缆桩和导缆孔，通过钢丝绳连接带缆桩和滑车以改变锚缆出导缆钳后的方向，最终使工作锚可以在平台导管架和锚缆不干涉区域找到合适锚点，具体抛锚施工方法如下：

（1）从铺管船现在位置到铺管船可以绕过平台进行抛锚的位置，列出关键位置锚位图，在船舶定位系统上模拟出铺管船过平台运动的动态锚位过程。

（2）在铺管船甲板选择合适位置的带缆桩和导缆孔，根据铺管船过平台的运动过程，在平台导管架和锚缆不干涉的前提下，设计工作锚的抛锚位置。

（3）再次模拟铺管船过平台的运动过程，检验带缆桩、导缆孔及工作锚的抛锚位置是否合理，判断平台导管架和锚缆是否会出现干涉。如出现平台导管架和锚缆干涉的情况，需要重新选取带缆桩和导缆孔，或更改工作锚的抛锚位置；如未出现平台导管架和锚缆干涉的情况，需要根据铺管船过平台的运动过程，计算出滑车和连接钢丝绳的最大受力，从而检验带缆桩和导缆孔工作载荷是否满足要求。

（4）将锚缆由导缆钳牵引至带缆桩位置，在铺管船甲板连接滑车和钢丝绳，使锚缆通过滑车，滑车作为锚缆的最终出口。

（5）抛锚拖轮连接锚缆和工作锚，并前往设计位置抛锚。

铺管船带缆桩、导缆孔和导缆钳具体连接如图2所示，铺管船使用带缆桩和导缆孔进行抛锚通过平台示意图如图3所示。

图2 铺管船带缆桩、导缆孔和导缆钳的连接

图3 铺管船使用带缆桩和导缆孔进行抛锚通过平台

2.2 铺管船焊接滑车固定点进行抛锚

使用铺管船甲板现有的带缆桩和导缆孔，通过钢丝绳连接带缆桩和滑车改变锚缆出导缆钳后的方向，由于铺管船现有的带缆桩和导缆孔焊接在固定位置，可能会出现工作锚在平台导管架和锚缆不干涉区域找不到合适锚点的情况；另一方面，铺管船现有的带缆桩和导缆孔的工作载荷可能不满足抛锚作业的要求。这时，就需要设计新的滑车固定点，以代替带缆桩和导缆孔。具体方法如下：

（1）从铺管船现在位置到铺管船可以绕过平台进行抛锚的位置，模拟出铺管船过平台的运动过程。

（2）在铺管船甲板选择合适的滑车固定点位置，根据铺管船过平台的运动过程，在平台导管架和锚缆不干涉的前提下，设计工作锚的抛锚位置。

（3）模拟铺管船过平台的运动过程，检验滑车固定点设计位置及工作锚的抛锚位置是否合理，判断平台导管架和锚缆是否会出现干涉的情况。

（4）计算出滑车和连接钢丝绳的最大受力，从而对滑车固定点的强度进行校核。

（5）在铺管船甲板设计位置焊接滑车固定点，该固定点一定要焊接在甲板加强横梁上，具体安装如图4所示。

图4 铺管船甲板滑车固定点的安装

（6）将锚缆由导缆钳牵引至滑车固定点位置，在铺管船甲板连接滑车和钢丝绳，使锚缆通过滑车，滑车作为锚缆的最终出口。

（7）抛锚拖轮连接锚缆和工作锚，并前往设计位置抛锚。

铺管船甲板固定点、滑车和导缆钳具体连接如图5所示。

图5 铺管船甲板固定点、滑车和导缆钳的连接

3 结语

针对锚系铺管船过平台抛锚受限的问题：一是通过导管架桩腿带缆，使导管架桩腿作为工作锚锚缆固定端；二是使用铺管船现有的带缆桩和导缆孔，或在甲板焊接新的滑车固定点，通过滑车调整锚缆出缆方向，改变导缆钳作为锚缆最终出口的状况，从而在平台导管架和锚缆不干涉区域找到合适抛锚点。两种方法有效地解决了锚系铺管船过平台抛锚受限的问题，拓展了铺管船过平台抛锚的方法。