三腿钻井平台浮式起拖及运输阶段环境载况分析

三腿钻井平台浮式起拖及运输阶段环境载况分析

马晓琳 1 谌明 1 周彬 1

海隆石油海洋工程有限公司，上海 201106）

摘要：海洋平台等重大件货物的运输风险大，影响其运输的安全因素多，而海洋平台本身还具有型体不规则且庞大，重心高，稳性较差。根据行业发展趋势，结合实际重大件运输合同要求，对半潜船运输钻井平台的航行计算分析是其运输可行性分析。首先是用Dosuite导入需要计算的货物、航线、时间和季节（确认台风季 ）等信息，然后确认需要计算分析的步骤；利用建模软件Rhinocero 5对运输船舶和具有浮力的货物进行建模；利用稳性计算软件GHS进行稳性计算并调整压载；利用绘图软件Microstation对货物在船上的位置，垫木、绑扎件的个数和位置进行确认和绘制，生成数据导入Dosuite进行分析，最后根据实际需要进行其他补充计算。

关键词：大件运输，平台运输，半潜船运输，运输分析

1. 研究背景

世界装备制造业日新月异， 设备制造朝着重型化、大型化、模块化的方向发展。

诚如张雪标^[1]所分析，2015年上半年半潜船运输市场总体保持了相对平稳的走势，过去几年受高油价推动所累积的海工订单对半潜船运输形成了一定的刚性需求。但从2014年，国际油价大幅下跌导致海工市场低迷，使钻井市场明显供大于求，越来越多的老旧平台拆除，一些盈亏平衡点较高的海工项目也被推迟甚至取消。部分海工订单因无法获得租约被延期支付，2015年以来新的海工订单也是寥寥无几。短期来看，海工市场将经历两年左右的调整期。基本介绍

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图2-2货物放置在船上侧面图

Pacific Class400钻井平台需要通过干拖法进行运输，这里提到的干拖法是通过浮装的方式将钻井平台背在半潜船甲板上，仅靠半潜船的浮力，或在风浪较大时，同时也靠部分钻井平台浮力进行运输，运输过程中，作为货物的钻井平台基本不接触海水。然后通过浮卸的方式进行货物卸载。这里提到的浮装、浮卸，由英文“Load-on/off”翻译而来，专指通过干拖法装重大件在半潜船上运输时所采用的装货卸货方式。这种方法适用于：

1. 货物本身具有浮力和稳性，可以自行浮于海面，或本身不具有浮力，但可借其他具有浮力但没有动力的浮力体（如无动力平板驳船）浮于海面并满足静稳性要求；

2. 半潜船的可载货的甲板位置有足够空间进行浮装浮卸，满足操作（定位、稳性）要求；

3. 货物可以承受干拖运输过程中（半潜船运动、货物相对移动）产生力对内部结构影响。

2. 相关数据

Pacific Class400钻井平台及27720DWT半潜船相关计算输入数据如表3-1，表3-2：

表3-2 Pacific Class400钻井平台数据

钻井平台浮式起托到运输半潜船前需要做如下准备：

1. 按照货物在船上的布置图安装定位捕捉器（如图3-1、3-2），以便将货物正确地放置在船甲板上；

2. 根据货物的参数，对货物进行压载，使其重量中心等参数与计算出的参数一致；

3. 如果货物有起重机和起重设备，所有的起重机和起重设备都需要在运输过程前进行固定，阻碍运输的需要进行拆卸再安装；

4. 货物上所有锚，如果存在，需要紧固或牢固地连接到货物上；

5. 货物的船首和船尾有足够的连接点(衬垫眼、护柱或类似物)，以便能够连接拖曳钢丝和船底桩腿；

6. 船底桩腿缩回，使船体底线以下的突起在装货时为零；

7. 注意最大允许桩腿的弯曲力矩，防止运输中发生破坏；

8. 确保船上用于安放定位柱（如图3-3、3-4）的位置，不会导致货物及其附件与其发生任何冲突。

图3-2 定位捕捉器三视图

3. 实例分析

对于装载作业，需要在有利的天气条件下进行。但操作并非严格限制，须由船上的监督和船长根据实际情况进行判断。

运输半潜船配备了船舶性能优化系统（SPOS, Ship Performance Optimization System），提供船舶气象导航。将从一家专门提供全程天气路线信息的公司获得天气和路线信息。

为了减小加速度和平台三个桩腿受到的弯矩，设计环境条件受到各方向的有义波高来的限制。实例中航行中遇到最大允许海况波高为6.38米。基于道克怀斯重大件海运公司的内部惯常使用的波浪数据库，实际航行在区域85和90时，波高超过最大允许。这艘船将在85和90海域航行约123.5小时。一旦风浪超过最大允许值，建议到该地区附近的避风港躲避，这些避风港是理查德湾安克雷奇、德班、伊丽莎白港、开普敦和萨尔达尼亚湾。

故最终确定航行计算用环境工况：

当天气状况危及船的安全操纵性或环境状况预计达到上述波浪状况的最大允许条件时，船长应避免恶劣条件，并采取一切必要的预防措施，进行遮蔽和转移。

4. 结语

设计环境条件是海况和风速的组合，且重大件运输半潜船是可移动的，其所需要用到的特定数学方法及波浪、风数据的统计方法。

波浪统计，根据104个海区的波高、周期和方向的概率分布给出了全球海区选择的数据。 这些数据是通过英国波峰综合模式（NMIMET）技术对全球正常使用的船舶所报告的海浪和风向的大量目视观测数据进行高质量分析得出的。从而确定航线是将出发点、目的地点及中转站点输入“修正后全球波浪统计区域划分图”，通过“增强全球波浪统计区域”，以获得所有界定区域的航线图。

参考文献

[1] 张雪标. 特种船市场:棋至中盘 细分市场走势多异[J].中国远洋船务,2015(07)

[2] 王若琦,兰培真.海上重大件货物受风力影响研究[J].集美大学学报(自然科学版),2018,23(03):195-199.