“勘探四號(hào)”半潛式鉆井平臺(tái)居住艙室的整體換新

許正杰，王小華

（招商局重工（深圳）有限公司，深圳 518054）

1 前言

半潛式鉆井平臺(tái)是應(yīng)用最為廣泛的深水采油設(shè)施。鉆井平臺(tái)作為一個(gè)可移動(dòng)的“海上小區(qū)”，船員要長(zhǎng)期工作生活在平臺(tái)上，因此平臺(tái)的居住艙室無論是空間大小，還是艙室布置的合理性，對(duì)于船員的居住舒適度都尤為重要。本文對(duì)“勘探四號(hào)”半潛式鉆井平臺(tái)居住艙室改造工程，從設(shè)計(jì)到施工階段的主要流程及方案進(jìn)行闡述。

2 居住艙室改造

“勘探四號(hào)”是1983年由新加坡遠(yuǎn)東船廠建造的一艘半潛式鉆井平臺(tái)，為L(zhǎng)－907型，入級(jí)于ABS，最大鉆井作業(yè)深度為7 620 m，最大作業(yè)水深600 m。該平臺(tái)建造至今已服役近40年，生活設(shè)施老舊，僅滿足基本的居住功能，環(huán)保、噪音標(biāo)準(zhǔn)都較低。本次改造主要是把主甲板上現(xiàn)有的2層居住艙室全部拆除，進(jìn)行整體預(yù)制換新，新造居住艙室為3層，直升機(jī)甲板需滿足MI-8和S-92型直升機(jī)起降要求。

本項(xiàng)目除了居住艙室改造，還包含首部救生艇平臺(tái)和主拖纜回收架的設(shè)計(jì)與建造：居住艙室后部與原機(jī)械艙室連接處進(jìn)行保溫隔音設(shè)計(jì)建造；尾部救生艇及平臺(tái)的配套升級(jí)改造；配電間改造；內(nèi)外通導(dǎo)及娛樂系統(tǒng)改造；空調(diào)、通風(fēng)、冷藏系統(tǒng)改造；衛(wèi)生單元及真空系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)改造等。

2.1 改造方案

2.1.1 改造后重量重心計(jì)算

根據(jù)業(yè)主提供的改造方案，居住艙室加高加重，平臺(tái)重心抬高。為保證平臺(tái)在額定載荷作業(yè)工況下的穩(wěn)性滿足要求，盡量減少新艙室的重量，優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用高強(qiáng)度壁板及加強(qiáng)材。

2.1.2 強(qiáng)度有限元計(jì)算

根據(jù)船級(jí)社規(guī)范對(duì)居住艙室模型進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算分析，有限元計(jì)算模型見圖1。

圖1 居住艙室結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元計(jì)算模型

2.1.3艙室布置

新居住艙室除了滿足業(yè)主對(duì)艙室布置及居住條件要求外，還要同時(shí)滿足《2006年海事勞工公約》對(duì)船員居住艙室層高以及 IMO Resolution A.468 （XII）Codes of Noise Levels on Board Ships對(duì)噪音要求。

為滿足130人的生活居住空間，三層居住艙室總體布置劃分為：一樓休息室、更衣室、洗衣間、廚房、餐廳、干濕食品儲(chǔ)存間、醫(yī)務(wù)室、四人間等；二樓全都是2人間居住區(qū)；三樓布置中控室、工程師辦公室、作業(yè)公司辦公室、平臺(tái)經(jīng)理室內(nèi)、電氣間、電池間、通訊、報(bào)房等控制操作區(qū)；頂甲板作為直升機(jī)甲板。

2.1.4 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

（1）原船圖紙資料殘缺不齊，從中控到主船體的所有電氣系統(tǒng)需要在新居住艙室建造后恢復(fù)；所有系統(tǒng)需要實(shí)船勘驗(yàn)，電纜路徑以及穿艙位置需要整理以防遺漏；

（2）大量復(fù)用回裝的設(shè)備尺寸需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量后，再考慮房間布置是否有足夠空間；

（3）為了維修方便，每層的空調(diào)風(fēng)管、居住艙室黑灰水及消防管路、電纜路徑布置都集中在走廊位置，需要考慮各專業(yè)布置的合理性，避免干涉和破壞大量的甲板大梁。

2.1.5 設(shè)計(jì)優(yōu)化

生活區(qū)舒適性升級(jí)，主要通過居住艙室層高、布局、通風(fēng)、降噪、環(huán)保、娛樂等方面進(jìn)行優(yōu)化，主要如下:

（1）居住處所凈高不低于2.2 m，保證船員空間舒適；

（2）采用中央空調(diào)處理器AHU對(duì)各個(gè)艙室進(jìn)行通風(fēng)，減少空調(diào)風(fēng)管系統(tǒng)噪音；

（3）居住艙室和機(jī)械艙室，通過設(shè)置一道鋼制水密艙壁進(jìn)行物理分隔，各場(chǎng)所噪音和震動(dòng)數(shù)值達(dá)到UK HSE 的OTO 068-2001的噪音和振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)；

（4）通過衛(wèi)星天線升級(jí)改造，豐富網(wǎng)絡(luò)多媒體電視節(jié)目、娛樂系統(tǒng)。

2.2 改造施工

2.2.1舊艙室拆除

（1）電纜拆除

根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)舊居住艙室內(nèi)部附屬電氣系統(tǒng)進(jìn)行分類，每個(gè)系統(tǒng)的電纜終端進(jìn)行編號(hào)，電纜端口記錄對(duì)應(yīng)的設(shè)備接口;對(duì)要回裝的電纜進(jìn)行保護(hù)性拆除、綁扎；對(duì)廢棄的電纜進(jìn)行拆除；對(duì)新舊對(duì)接的電纜在穿艙件的位置進(jìn)行標(biāo)記。

（2）管線拆除

根據(jù)舊居住艙室管線系統(tǒng)布置圖，拆除前需摸查清楚各類管線的走向及用途，畫出大致走向圖；測(cè)量標(biāo)識(shí)記錄穿艙件的位置圖，管線拆除前與船方核對(duì)，根據(jù)各管路線的性質(zhì)逐根做好順序編號(hào)，確認(rèn)需要更換的管線、閥門及需要拆檢修理的閥件，并打上標(biāo)記和馬克。

（3）設(shè)備拆除

設(shè)備拆除前與平臺(tái)方核對(duì)，根據(jù)設(shè)備的名稱、樓層、房號(hào)、通道等區(qū)域做好標(biāo)識(shí)牌和馬克；先停止舊居住艙室的設(shè)備使用，后斷開設(shè)備電源，從接線盒處斷開設(shè)備的主力電纜及控制電纜、空氣管線等； 測(cè)量檢查拆前設(shè)備的相序間以及接地絕緣電阻，并與平臺(tái)方確認(rèn)修理還是拆裝，并做好標(biāo)識(shí)。

檢查確認(rèn)原設(shè)備底座結(jié)構(gòu)狀態(tài)，是否換新或保護(hù)性拆裝，并做好標(biāo)識(shí)；如保護(hù)性拆裝，則設(shè)備連同底座一起保護(hù)性拆除并運(yùn)回船廠存放；新底座預(yù)制后，盡可能地在船臺(tái)上的新居住艙室分段中進(jìn)行預(yù)裝，鋪設(shè)好附屬管線以及電纜走向，并預(yù)留好進(jìn)出設(shè)備的調(diào)整管以及電纜長(zhǎng)度。

拆除的設(shè)備或預(yù)裝后的設(shè)備，必須做好防火、防潮、防碰、防丟失、防人為損壞等保護(hù)措施，最后入庫保存，并做好記錄。

（4）艙室分段拆除

為節(jié)約工期，舊居住艙室進(jìn)行整體拆除吊裝，吊裝前要詳細(xì)考慮舊居住艙室重量重心位置及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性；吊裝前將舊居住艙室里面可移動(dòng)的物體進(jìn)行加固或者拆除，對(duì)吊裝有影響的部位先拆除；對(duì)艙室結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)吊點(diǎn)附件的結(jié)構(gòu)和其余結(jié)部分構(gòu)薄弱地方進(jìn)行加強(qiáng)。

切割時(shí)應(yīng)確保先將艙室內(nèi)部的縱、橫隔艙板及關(guān)聯(lián)的“T”或“十”字拐角處結(jié)構(gòu)割斷，在吊機(jī)掛好鋼絲并達(dá)到指定受力標(biāo)準(zhǔn)后，再對(duì)外壁及結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割，切割完成后由專業(yè)起重指揮起吊，達(dá)到預(yù)先提供的重量參數(shù)時(shí)，檢查分段脫離船體的情況，如完全脫離則繼續(xù)指揮起吊，如不完全脫離則應(yīng)進(jìn)行記錄，待吊機(jī)釋放拉力至指定的受力標(biāo)準(zhǔn)后再次進(jìn)行切割，重新指揮起吊。

2.2.2 新艙室建造

（1）材料準(zhǔn)備

為在保證艙室結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下盡可能減輕平臺(tái)重量，經(jīng)有限元強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果，壁板及加強(qiáng)角鋼都選用AH36、DH36高強(qiáng)度材料。

（2）分段建造

艙室進(jìn)行100%三維建模生產(chǎn)設(shè)計(jì)，全面采取模塊化、區(qū)域化設(shè)計(jì)；分段采用平地造船工法在水平船臺(tái)上按分段總組建造，總組完成后使用浮吊吊裝與平臺(tái)進(jìn)行合攏。

居住艙室作為一個(gè)獨(dú)立完整的模塊，可以采用現(xiàn)代先進(jìn)造船模式實(shí)施殼、舾、涂一體化建造方針，按流程、分段、區(qū)域組織生產(chǎn)，實(shí)施托盤化管理，擴(kuò)大單元化生產(chǎn)范圍，通過大量先進(jìn)工法應(yīng)用，提高生產(chǎn)效率和建造質(zhì)量，確保安全及時(shí)交船。

（3）主要建造流程

生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙審查→ 鋼材訂貨→ 鋼材預(yù)處理→數(shù)控切割→ 小組裝→ 中組裝→ 大組裝→ 分段預(yù)舾裝→ 分段完整性檢查→ 分段涂裝→ 分段總組→ 艙室密性試驗(yàn)→ 總段涂裝→ 合攏吊裝。艙室總段建造，見圖2所示。

圖2 居住艙室總段建造

2.2.3 新艙室總段安裝

由于工期緊張，經(jīng)過前期方案制定評(píng)估，結(jié)合本廠實(shí)際情況，提出居住艙室三層分左右2個(gè)總段吊裝方案：

（1）新居住艙室長(zhǎng)31.4 m、寬52.8 m、高9 m、共分3層，每層高度3 m，頂層甲板左舷部分與向首延伸支撐甲板共為直升機(jī)甲板平臺(tái)；劃分成2個(gè)總段，總段分別長(zhǎng)25.4 m和27.4 m，每個(gè)總段頂部設(shè)置有8組吊點(diǎn)，單個(gè)吊排設(shè)計(jì)承載力60 t，吊排區(qū)域板材予以挖換，換為厚度及強(qiáng)度更大的板材；第2層突出第3層側(cè)壁部分，由斜撐管連接至第3層側(cè)壁加強(qiáng)。

（2）經(jīng)有限元分析計(jì)算，分段按此方式吊裝能夠滿足強(qiáng)度要求，變形處于合理范圍內(nèi)，不會(huì)影響分段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及內(nèi)裝材料完整性，縮短了建造工期。吊裝強(qiáng)度分析，見圖3所示。

圖3 居住艙室分段吊運(yùn)強(qiáng)度分析

（3）對(duì)總組分段重量重心以及吊高，最終選用浮吊吊裝，浮吊各項(xiàng)參數(shù)均滿足吊裝要求。雖然總段重心不在中線，但是浮吊配置的雙副鉤作業(yè)，使居住艙室總段能夠在重心不居中的情況下吊平，避免起鉤時(shí)出現(xiàn)大幅度晃動(dòng)。

（4）由于是居住艙室是兩個(gè)總段吊裝，因此對(duì)甲板的平整度有嚴(yán)格要求，如甲板存在變形情況，就會(huì)造成左右分段對(duì)接出現(xiàn)高低錯(cuò)位偏離。因而在分段吊裝前，需對(duì)甲板表面用全站儀進(jìn)行測(cè)水平，根據(jù)變形量提前在艙壁定位線上加扁鐵墊平，確?？偠蔚钠秸麑?duì)接。

由于準(zhǔn)備充分，最終吊裝過程十分順利、平穩(wěn)，吊裝完成后，分段結(jié)構(gòu)未發(fā)生塑性變形，各項(xiàng)監(jiān)控尺寸均處于誤差范圍內(nèi)，所有已安裝設(shè)備和窗戶玻璃等均未被破壞，見4所示。

圖4 居住艙室總段吊裝

2.2.4 新艙室交付

新居住艙室整體總段吊裝上平臺(tái)，完成與主甲板的焊接，按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行新舊系統(tǒng)的對(duì)接恢復(fù)，完成內(nèi)裝工程及各個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試；交鑰匙前對(duì)全部艙室進(jìn)行一次完整的消毒，并對(duì)飲用水質(zhì)量、空氣甲醛含量等有害氣體進(jìn)行檢測(cè)；入住前完成噪音、振動(dòng)、通風(fēng)以及照度的測(cè)試并提供相關(guān)圖紙和報(bào)告；相關(guān)試驗(yàn)完成后，船廠協(xié)助船東、船檢做最后的驗(yàn)收工作，并按照合同和技術(shù)規(guī)格書的要求按期交付。

3 結(jié)語

舊平臺(tái)居住艙室整體換新，是為了滿足最新規(guī)范及公約的要求，在保障平臺(tái)現(xiàn)有的作業(yè)功能前提下，更加合理的布置平臺(tái)上的居住艙室空間、配套設(shè)施，讓船員居住處所整體舒適度得到提升。此類舊平臺(tái)居住艙室整體換新改造，相比整個(gè)新造一艘平臺(tái)來講，成本低很多，相信在未來會(huì)有較好的市場(chǎng)前景。