大型平台导管架长距离运输的应用研究

2022-07-13袁尚晨商献岭李新超

石油和化工设备 2022年3期

袁尚晨，商献岭，李新超

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

1 项目简介

南海某油田开发项目导管架的运输重量约为31500吨。导管架在青岛某码头采用卧式建造完工后，采用拖拉滑移方式由码头装船至海洋石油229，再由拖轮拖带至南海海上施工现场。总拖航距离约为1700海里，航速为一小时6节，运输时间为12天左右。按照CCS关于拖航的规范和指导书，环境条件限制如下：风速不超过20m/s，有义波高不大于5m。

海洋石油229船配有两条滑道和两个下水摇臂，驳船总长度为215m、宽度42m/65m、型深14.25m，共30个压载舱，调载系统能力为4×3500m3/h[1-3]。

2 导管架运输程序设计

运输过程中，导管架在驳船上总体布置如图1所示。导管架运输固定共使用斜拉筋48根，其中40根直径762mm*厚度25mm，8根直径914mm*厚度25mm。

图1 导管架在驳船上总体布置

2.1 拖航准备工作

1) 拖轮准备工作

a. 拖轮应配备足够的能胜任拖带任务的船员，同时满足政府部门关于配员的相关要求。船员应持有胜任拖航任务的证书及其它必要的船员证书。

b. 船舶相关的证书、文件和数据（包括拖带设备数据）都应完整，在有效期内，且符合船舶航行相关规范的要求。

c. 拖航前，检查拖带设备和各功能系统的状态，例如机械动力系统，驾驶系统，导航系统等，尤其是与拖带操作有关的设备，确保它们处于良好的可用状态。

d. 仔细检查船上的救生设备，灭火器和防污染设备的数量和状态，确保它们满足《国际防污染公约》，《海上生命安全公约》和《海上防碰撞公约》的相关要求。

e. 拖轮应准备一整套的备用拖拉设备，足以重新组成一个拖拉系统。此外，还应准备一根尼龙绳以在紧急情况下备用，长度在200m内，直径应与主拖缆相同。对于其它的连接用具，比如鱼尾板、卡环、拖链等如有可能的话也应准备一整套备用。

f. 拖航前，应准备全套最新版的航海图书，比如航海图，航线等，注意航海罗盘和潮汐表。按照航程布置，确定一个安全经济的航线计划来实施，根据不同的海域特点和季节因素，在拖航过程中选择合适的区域或锚地作为避风点，并申报主管部门和海事保险方供批准。

g. 拖航前，应制定一套应急响应计划，至少应包括演习和实际发生失火、弃船和遭遇海盗等紧急情况下的应对措施。按照SMS操作指导关于防台风的内容，检查船上的防台设备，排水系统，水密装置和通风设备等是否完好，进行堵漏和防破损等相应的演习。按照相关要求在船舷两侧营救区布置救生网。

h. 检查船上的淡水和燃料情况，以最不利的海况预计需要的航行时间和船员数量，给船上补给足够的资源，比如燃料、淡水、食物和其它所需物资。

i. 按照国家海事安全管理部门或相关的规章，提前三天向海事局提出安全检查申请。

j. 在拖航之前，拖轮船长应该组织一个拖航前的会议来讨论以下的主题：任务分工，操作程序，预防措施，航行路线，拖带指南以及应急措施等。记录每一项准备活动的执行情况。根据操作任务和船员的实际情况并结合SMS的相关规定，组织相关的训练。

k. 严格按照CCS的《海上拖带法定检验技术规则（1999）》中关于拖带操作部分（第二章）的要求，提前做好拖航申请，获得计划路线上的海上适拖证书和检验报告。

l. 主拖轮应配备合适的通信设备，能够每隔12小时接收到所在港的48小时天气预报，途经海域的48小时预报。

m. 检查并核实海洋石油229已做好拖航准备并处于良好状态。

n. 按照海事局相关条款规定，须发布航道航行警告。

o. 当拖带船舶进出港时，应遵守当地港监部门的相关规定，若船长认为有必要的话，可申请引水。

2) 驳船准备工作及要求

a. C C S《海上拖带法定检验技术规则（1999）》中关于拖带操作部分（第二章）的条款声明：拖航检验必须在航行前完成，驳船准备工作必须严格遵循“规则”进行，所有保证拖航安全的要求必须满足。必须在离港前取得与预计路线和时间一致的海上适拖证书和拖航检验报告。

b. 在拖航前向验船师提供一下主要数据：船舶类型，船名，船舶呼号，注册港，拖轮的吃水和驳船的拖航状态。

c. 拖航时应参照技术规格书来考虑海洋石油229在拖航过程中的最大设计环境荷载，相关船体强度计算方法和应力标准应得到验船师的批准。

d. 海洋石油229的船体强度应该足够，相关参数要满足CCS规范要求。

e. 海洋石油229船拖带连接处的船体结构如鱼尾板，拖点，拖柱，史密斯托架等应具有足够的强度。

f. 检查核实海洋石油229出港和到港的完整稳性，船的装载吃水和各舱室压载情况应满足拖航稳性计算报告要求。

g. 为降低拖航过程中的碰撞风险，海洋石油229应按拖航稳性计算要求维持合适的吃水和装载。

h. 海洋石油229甲板上调节干舷舱壁上排水设施的装置应可自由操作，确保各个排水孔没有被堵塞，干舷甲板和居住甲板上的密闭设施应满足CCS规范的相关要求。

i. 海洋石油229的密闭要求：对于海水能够进入或削弱船舶稳性的开放部位，比如舱盖，风道，管系，门或窗都应采取水密措施。所有的舷窗都应采取防水措施，且固定牢固。所有的水密门或者其它密闭措施都应处于关闭状态，拖航期间不被使用的海底阀或其它出口阀都要关闭。干舷甲板以下和第一层居住甲板上舷舱上的防风暴设施应关闭并固定。如果此类的密封盖没有的话，应采用钢板或其它有效措施替代。

j. 泄露测试装置和防泄露、破损设施的要求：在所有的货舱，空舱，隔离舱，油舱，水舱的下水道或下水井里安装测试装置，确保遍布各个舱室测量管线的密封性。应准备一定数量的防泄露防破损的物料和工具。

k. 在海洋石油229的船首和船尾的吃水线以上各自合适的位置作出一条标志线（一般不小于50cm×20cm），以便拖轮上的船员能够随时监测船首船尾吃水的是否有异常变化。

l. 拖航期间，驳船的舱底排水泵，压载泵及其进水口都应保持良好状态。进水口位置的舱底过滤设施应采用可靠的保护措施固定。所有无人区域的进水阀和泄水阀都应关闭，操作手柄都要固定起来或者采取其它有效措施，防止自动松弛。

m. 海洋石油229的锚应牢固地连接在锚链或锚缆上，在紧急情况下能不费力的执行抛锚操作。

n. 海洋石油229应按照要求安装三盏信号灯，两盏舷灯，一盏艉灯，在显著位置设立菱形标志。信号灯，标志和声音信号装置的设计和位置都要满足CCS相关规范的要求。229船应具备足够的能源供应，为这些信号灯提供能量来源，直到目的地。

o. 海洋石油229应在左右两舷各自准备钢制梯子以方便人员从拖轮或者别的船登上来。如果固定比较牢固并采取了必要的安全措施的话，绳梯也可以用来上下人员。

p. 拖航期间，甲板上或舱室里的货物和设备应做好固定，特别注意设备箱内部的物品。将各物件合理的布置与固定，避免在船舶发生运动时削弱稳性。那些怕水的物品应做好防水措施。

q. 海洋石油229的消防设备应随时处于良好可用状态。

r. 海洋石油229的拖带设施，比如拖链，三角板，卡环，过桥缆和备用拖缆等都应完好，处于随时可用状态。229船至少应有两个合适的拖点（拖拉点和能让拖链顺利穿过的导缆孔）。导缆装置的形状应使拖链链环上所受的应力小于其能承受的弯曲应力极限。229船上其它合适的缆柱和等效装置也可以作为拖点使用，但是要求它们至少能够承受1.3倍拖缆或拖链的破断力。

s. 海洋石油229应准备合适数量的食物，淡水和燃油，包括准备从别的船上229船来的各种检查人员所需的物资。

t. 为了快速可靠地与拖轮连接，备用拖缆的一端应与备用拖点连接，另一端应留有足够的长度，并系上猩红色的浮标。同时，拖缆应具有足够的强度。

u. 应采取合适的防磨损措施，比如采用防磨损的拖链来保护被拖缆磨损的位置。

v. 海洋石油229的控制室操作人员其它操作人员都应严格遵守229船的安全管理规定，参加相关的培训，并举办相应的实践和演习。在整个拖航期间，所有船员都应接收和遵守船长的命令和要求，执行本部分“驳船准备工作及要求”的相关规定，在船人员都要按船长的要求各司其职，为圆满完成拖航任务提供支持。

2.2 拖航决定

根据合适的天气预报（至少是4 8 小时预报），海工代表，各船船长，各相关部门达成共识决定拖航以后，上报业主，第三方或者海事保险批准，拖航任务才能执行。拖航前三天，应组织有关各方召开拖航准备会议，拖航计划和拖航准备工作应在会上提出并讨论，各船船长，轮机长和大副应在席。

2.3 出发

执行期间，若拖轮船长考虑到天气不合适或者其它影响离港安全的因素可向施工单位征求意见来最后决定是否推迟出发计划。

2.4 拖航至目的地

拖航期间，拖轮船长应尽量按照计划选择的路径行进，并参照拖航计划的时间安排，操船和天气方面的要求执行。

3 拖航计算结果分析

3.1 运输驳船稳性分析

导管架运输驳船HYSY229的稳性计算采用MOSES程序，驳船初始稳性GMT=19.02m，θ=44.99°，面积比=2.72 ＞ 1.4；破舱稳性计算结果如表1所示，均满足规范要求；驳船总纵强度计算结果：最大的弯矩为897,137吨*米，最大的剪切力为12,826吨。

表1 导管架运输破舱稳性

3.2 导管架运输运动响应分析

驳船坐标系和风浪流方向示意如图2。运动响应分析时取有义波高Hs=5.4米，谱峰周期取T=3s-32s，由于导管架Rxx较大，驳船横摇响应较小，所以周期选取范围较大。如图3所示，运输过程中驳船最大横摇约为3.56°。

图2 驳船坐标系和风浪流方向示意

图3 导管架运输驳船运动响应

3.3 导管架运输分析

导管架运输的旋转中心坐标值为X=-116.09米,Y=0.187米, Z=33.509米。通过计算该项目导管架具有足够的运输强度，主腿最大的运输支反力为4875吨；结构杆件最大的UC值为0.988，该数值小于1.0；节点冲剪最大UC值为0.93；满足API规范要求。斜撑采用Φ762mm*32mm、材质D36的钢管，UC值最大为0.56，该数值小于1.0，满足规范要求。