大型平臺(tái)導(dǎo)管架長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用研究

袁尚晨，商獻(xiàn)嶺，李新超

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452)

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

南海某油田開發(fā)項(xiàng)目導(dǎo)管架的運(yùn)輸重量約為31500噸。導(dǎo)管架在青島某碼頭采用臥式建造完工后，采用拖拉滑移方式由碼頭裝船至海洋石油229，再由拖輪拖帶至南海海上施工現(xiàn)場(chǎng)。總拖航距離約為1700海里，航速為一小時(shí)6節(jié)，運(yùn)輸時(shí)間為12天左右。按照CCS關(guān)于拖航的規(guī)范和指導(dǎo)書，環(huán)境條件限制如下：風(fēng)速不超過20m/s，有義波高不大于5m。

海洋石油229船配有兩條滑道和兩個(gè)下水搖臂，駁船總長(zhǎng)度為215m、寬度42m/65m、型深14.25m，共30個(gè)壓載艙，調(diào)載系統(tǒng)能力為4×3500m3/h[1-3]。

2 導(dǎo)管架運(yùn)輸程序設(shè)計(jì)

運(yùn)輸過程中，導(dǎo)管架在駁船上總體布置如圖1所示。導(dǎo)管架運(yùn)輸固定共使用斜拉筋48根，其中40根直徑762mm*厚度25mm，8根直徑914mm*厚度25mm。

圖1 導(dǎo)管架在駁船上總體布置

2.1 拖航準(zhǔn)備工作

1) 拖輪準(zhǔn)備工作

a. 拖輪應(yīng)配備足夠的能勝任拖帶任務(wù)的船員，同時(shí)滿足政府部門關(guān)于配員的相關(guān)要求。船員應(yīng)持有勝任拖航任務(wù)的證書及其它必要的船員證書。

b. 船舶相關(guān)的證書、文件和數(shù)據(jù)（包括拖帶設(shè)備數(shù)據(jù)）都應(yīng)完整，在有效期內(nèi)，且符合船舶航行相關(guān)規(guī)范的要求。

c. 拖航前，檢查拖帶設(shè)備和各功能系統(tǒng)的狀態(tài)，例如機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)，駕駛系統(tǒng)，導(dǎo)航系統(tǒng)等，尤其是與拖帶操作有關(guān)的設(shè)備，確保它們處于良好的可用狀態(tài)。

d. 仔細(xì)檢查船上的救生設(shè)備，滅火器和防污染設(shè)備的數(shù)量和狀態(tài)，確保它們滿足《國際防污染公約》，《海上生命安全公約》和《海上防碰撞公約》的相關(guān)要求。

e. 拖輪應(yīng)準(zhǔn)備一整套的備用拖拉設(shè)備，足以重新組成一個(gè)拖拉系統(tǒng)。此外，還應(yīng)準(zhǔn)備一根尼龍繩以在緊急情況下備用，長(zhǎng)度在200m內(nèi)，直徑應(yīng)與主拖纜相同。對(duì)于其它的連接用具，比如魚尾板、卡環(huán)、拖鏈等如有可能的話也應(yīng)準(zhǔn)備一整套備用。

f. 拖航前，應(yīng)準(zhǔn)備全套最新版的航海圖書，比如航海圖，航線等，注意航海羅盤和潮汐表。按照航程布置，確定一個(gè)安全經(jīng)濟(jì)的航線計(jì)劃來實(shí)施，根據(jù)不同的海域特點(diǎn)和季節(jié)因素，在拖航過程中選擇合適的區(qū)域或錨地作為避風(fēng)點(diǎn)，并申報(bào)主管部門和海事保險(xiǎn)方供批準(zhǔn)。

g. 拖航前，應(yīng)制定一套應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃，至少應(yīng)包括演習(xí)和實(shí)際發(fā)生失火、棄船和遭遇海盜等緊急情況下的應(yīng)對(duì)措施。按照SMS操作指導(dǎo)關(guān)于防臺(tái)風(fēng)的內(nèi)容，檢查船上的防臺(tái)設(shè)備，排水系統(tǒng)，水密裝置和通風(fēng)設(shè)備等是否完好，進(jìn)行堵漏和防破損等相應(yīng)的演習(xí)。按照相關(guān)要求在船舷兩側(cè)營救區(qū)布置救生網(wǎng)。

h. 檢查船上的淡水和燃料情況，以最不利的海況預(yù)計(jì)需要的航行時(shí)間和船員數(shù)量，給船上補(bǔ)給足夠的資源，比如燃料、淡水、食物和其它所需物資。

i. 按照國家海事安全管理部門或相關(guān)的規(guī)章，提前三天向海事局提出安全檢查申請(qǐng)。

j. 在拖航之前，拖輪船長(zhǎng)應(yīng)該組織一個(gè)拖航前的會(huì)議來討論以下的主題：任務(wù)分工，操作程序，預(yù)防措施，航行路線，拖帶指南以及應(yīng)急措施等。記錄每一項(xiàng)準(zhǔn)備活動(dòng)的執(zhí)行情況。根據(jù)操作任務(wù)和船員的實(shí)際情況并結(jié)合SMS的相關(guān)規(guī)定，組織相關(guān)的訓(xùn)練。

k. 嚴(yán)格按照CCS的《海上拖帶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則（1999）》中關(guān)于拖帶操作部分（第二章）的要求，提前做好拖航申請(qǐng)，獲得計(jì)劃路線上的海上適拖證書和檢驗(yàn)報(bào)告。

l. 主拖輪應(yīng)配備合適的通信設(shè)備，能夠每隔12小時(shí)接收到所在港的48小時(shí)天氣預(yù)報(bào)，途經(jīng)海域的48小時(shí)預(yù)報(bào)。

m. 檢查并核實(shí)海洋石油229已做好拖航準(zhǔn)備并處于良好狀態(tài)。

n. 按照海事局相關(guān)條款規(guī)定，須發(fā)布航道航行警告。

o. 當(dāng)拖帶船舶進(jìn)出港時(shí)，應(yīng)遵守當(dāng)?shù)馗郾O(jiān)部門的相關(guān)規(guī)定，若船長(zhǎng)認(rèn)為有必要的話，可申請(qǐng)引水。

2) 駁船準(zhǔn)備工作及要求

a. C C S《海上拖帶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則（1999）》中關(guān)于拖帶操作部分（第二章）的條款聲明：拖航檢驗(yàn)必須在航行前完成，駁船準(zhǔn)備工作必須嚴(yán)格遵循“規(guī)則”進(jìn)行，所有保證拖航安全的要求必須滿足。必須在離港前取得與預(yù)計(jì)路線和時(shí)間一致的海上適拖證書和拖航檢驗(yàn)報(bào)告。

b. 在拖航前向驗(yàn)船師提供一下主要數(shù)據(jù)：船舶類型，船名，船舶呼號(hào)，注冊(cè)港，拖輪的吃水和駁船的拖航狀態(tài)。

c. 拖航時(shí)應(yīng)參照技術(shù)規(guī)格書來考慮海洋石油229在拖航過程中的最大設(shè)計(jì)環(huán)境荷載，相關(guān)船體強(qiáng)度計(jì)算方法和應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)得到驗(yàn)船師的批準(zhǔn)。

d. 海洋石油229的船體強(qiáng)度應(yīng)該足夠，相關(guān)參數(shù)要滿足CCS規(guī)范要求。

e. 海洋石油229船拖帶連接處的船體結(jié)構(gòu)如魚尾板，拖點(diǎn)，拖柱，史密斯托架等應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。

f. 檢查核實(shí)海洋石油229出港和到港的完整穩(wěn)性，船的裝載吃水和各艙室壓載情況應(yīng)滿足拖航穩(wěn)性計(jì)算報(bào)告要求。

g. 為降低拖航過程中的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，海洋石油229應(yīng)按拖航穩(wěn)性計(jì)算要求維持合適的吃水和裝載。

h. 海洋石油229甲板上調(diào)節(jié)干舷艙壁上排水設(shè)施的裝置應(yīng)可自由操作，確保各個(gè)排水孔沒有被堵塞，干舷甲板和居住甲板上的密閉設(shè)施應(yīng)滿足CCS規(guī)范的相關(guān)要求。

i. 海洋石油229的密閉要求：對(duì)于海水能夠進(jìn)入或削弱船舶穩(wěn)性的開放部位，比如艙蓋，風(fēng)道，管系，門或窗都應(yīng)采取水密措施。所有的舷窗都應(yīng)采取防水措施，且固定牢固。所有的水密門或者其它密閉措施都應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，拖航期間不被使用的海底閥或其它出口閥都要關(guān)閉。干舷甲板以下和第一層居住甲板上舷艙上的防風(fēng)暴設(shè)施應(yīng)關(guān)閉并固定。如果此類的密封蓋沒有的話，應(yīng)采用鋼板或其它有效措施替代。

j. 泄露測(cè)試裝置和防泄露、破損設(shè)施的要求：在所有的貨艙，空艙，隔離艙，油艙，水艙的下水道或下水井里安裝測(cè)試裝置，確保遍布各個(gè)艙室測(cè)量管線的密封性。應(yīng)準(zhǔn)備一定數(shù)量的防泄露防破損的物料和工具。

k. 在海洋石油229的船首和船尾的吃水線以上各自合適的位置作出一條標(biāo)志線（一般不小于50cm×20cm），以便拖輪上的船員能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)船首船尾吃水的是否有異常變化。

l. 拖航期間，駁船的艙底排水泵，壓載泵及其進(jìn)水口都應(yīng)保持良好狀態(tài)。進(jìn)水口位置的艙底過濾設(shè)施應(yīng)采用可靠的保護(hù)措施固定。所有無人區(qū)域的進(jìn)水閥和泄水閥都應(yīng)關(guān)閉，操作手柄都要固定起來或者采取其它有效措施，防止自動(dòng)松弛。

m. 海洋石油229的錨應(yīng)牢固地連接在錨鏈或錨纜上，在緊急情況下能不費(fèi)力的執(zhí)行拋錨操作。

n. 海洋石油229應(yīng)按照要求安裝三盞信號(hào)燈，兩盞舷燈，一盞艉燈，在顯著位置設(shè)立菱形標(biāo)志。信號(hào)燈，標(biāo)志和聲音信號(hào)裝置的設(shè)計(jì)和位置都要滿足CCS相關(guān)規(guī)范的要求。229船應(yīng)具備足夠的能源供應(yīng)，為這些信號(hào)燈提供能量來源，直到目的地。

o. 海洋石油229應(yīng)在左右兩舷各自準(zhǔn)備鋼制梯子以方便人員從拖輪或者別的船登上來。如果固定比較牢固并采取了必要的安全措施的話，繩梯也可以用來上下人員。

p. 拖航期間，甲板上或艙室里的貨物和設(shè)備應(yīng)做好固定，特別注意設(shè)備箱內(nèi)部的物品。將各物件合理的布置與固定，避免在船舶發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)削弱穩(wěn)性。那些怕水的物品應(yīng)做好防水措施。

q. 海洋石油229的消防設(shè)備應(yīng)隨時(shí)處于良好可用狀態(tài)。

r. 海洋石油229的拖帶設(shè)施，比如拖鏈，三角板，卡環(huán)，過橋纜和備用拖纜等都應(yīng)完好，處于隨時(shí)可用狀態(tài)。229船至少應(yīng)有兩個(gè)合適的拖點(diǎn)（拖拉點(diǎn)和能讓拖鏈順利穿過的導(dǎo)纜孔）。導(dǎo)纜裝置的形狀應(yīng)使拖鏈鏈環(huán)上所受的應(yīng)力小于其能承受的彎曲應(yīng)力極限。229船上其它合適的纜柱和等效裝置也可以作為拖點(diǎn)使用，但是要求它們至少能夠承受1.3倍拖纜或拖鏈的破斷力。

s. 海洋石油229應(yīng)準(zhǔn)備合適數(shù)量的食物，淡水和燃油，包括準(zhǔn)備從別的船上229船來的各種檢查人員所需的物資。

t. 為了快速可靠地與拖輪連接，備用拖纜的一端應(yīng)與備用拖點(diǎn)連接，另一端應(yīng)留有足夠的長(zhǎng)度，并系上猩紅色的浮標(biāo)。同時(shí)，拖纜應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。

u. 應(yīng)采取合適的防磨損措施，比如采用防磨損的拖鏈來保護(hù)被拖纜磨損的位置。

v. 海洋石油229的控制室操作人員其它操作人員都應(yīng)嚴(yán)格遵守229船的安全管理規(guī)定，參加相關(guān)的培訓(xùn)，并舉辦相應(yīng)的實(shí)踐和演習(xí)。在整個(gè)拖航期間，所有船員都應(yīng)接收和遵守船長(zhǎng)的命令和要求，執(zhí)行本部分“駁船準(zhǔn)備工作及要求”的相關(guān)規(guī)定，在船人員都要按船長(zhǎng)的要求各司其職，為圓滿完成拖航任務(wù)提供支持。

2.2 拖航?jīng)Q定

根據(jù)合適的天氣預(yù)報(bào)（至少是4 8 小時(shí)預(yù)報(bào)），海工代表，各船船長(zhǎng)，各相關(guān)部門達(dá)成共識(shí)決定拖航以后，上報(bào)業(yè)主，第三方或者海事保險(xiǎn)批準(zhǔn)，拖航任務(wù)才能執(zhí)行。拖航前三天，應(yīng)組織有關(guān)各方召開拖航準(zhǔn)備會(huì)議，拖航計(jì)劃和拖航準(zhǔn)備工作應(yīng)在會(huì)上提出并討論，各船船長(zhǎng)，輪機(jī)長(zhǎng)和大副應(yīng)在席。

2.3 出發(fā)

執(zhí)行期間，若拖輪船長(zhǎng)考慮到天氣不合適或者其它影響離港安全的因素可向施工單位征求意見來最后決定是否推遲出發(fā)計(jì)劃。

2.4 拖航至目的地

拖航期間，拖輪船長(zhǎng)應(yīng)盡量按照計(jì)劃選擇的路徑行進(jìn)，并參照拖航計(jì)劃的時(shí)間安排，操船和天氣方面的要求執(zhí)行。

3 拖航計(jì)算結(jié)果分析

3.1 運(yùn)輸駁船穩(wěn)性分析

導(dǎo)管架運(yùn)輸駁船HYSY229的穩(wěn)性計(jì)算采用MOSES程序，駁船初始穩(wěn)性GMT=19.02m，θ=44.99°，面積比=2.72 ＞ 1.4；破艙穩(wěn)性計(jì)算結(jié)果如表1所示，均滿足規(guī)范要求；駁船總縱強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果：最大的彎矩為897,137噸*米，最大的剪切力為12,826噸。

表1 導(dǎo)管架運(yùn)輸破艙穩(wěn)性

3.2 導(dǎo)管架運(yùn)輸運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析

駁船坐標(biāo)系和風(fēng)浪流方向示意如圖2。運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析時(shí)取有義波高Hs=5.4米，譜峰周期取T=3s-32s，由于導(dǎo)管架Rxx較大，駁船橫搖響應(yīng)較小，所以周期選取范圍較大。如圖3所示，運(yùn)輸過程中駁船最大橫搖約為3.56°。

圖2 駁船坐標(biāo)系和風(fēng)浪流方向示意

圖3 導(dǎo)管架運(yùn)輸駁船運(yùn)動(dòng)響應(yīng)

3.3 導(dǎo)管架運(yùn)輸分析

導(dǎo)管架運(yùn)輸?shù)男D(zhuǎn)中心坐標(biāo)值為X=-116.09米,Y=0.187米, Z=33.509米。通過計(jì)算該項(xiàng)目導(dǎo)管架具有足夠的運(yùn)輸強(qiáng)度，主腿最大的運(yùn)輸支反力為4875噸；結(jié)構(gòu)桿件最大的UC值為0.988，該數(shù)值小于1.0；節(jié)點(diǎn)沖剪最大UC值為0.93；滿足API規(guī)范要求。斜撐采用Φ762mm*32mm、材質(zhì)D36的鋼管，UC值最大為0.56，該數(shù)值小于1.0，滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

隨著海洋油氣開發(fā)的深水化、大型化，越來越多海洋結(jié)構(gòu)物需要長(zhǎng)距離的運(yùn)輸。本文基于南海某油田開發(fā)項(xiàng)目中大型導(dǎo)管架拖航運(yùn)輸案例對(duì)長(zhǎng)距離運(yùn)輸時(shí)駁船及拖輪的準(zhǔn)備工作、拖航過程中需注意的問題、駁船穩(wěn)性以及運(yùn)動(dòng)情況等進(jìn)行了闡述和分析?？蔀槠渌笮蛯?dǎo)管架長(zhǎng)距離運(yùn)輸工程實(shí)踐提供參考。