刘建峰赵冬梅王彦多杜 颖李晓明黄海龙

（1.海洋石油工程股份有限公司 天津 300461； 2.河北工程技术学院 河北石家庄 050091）

后安装抗冰锥体的漂浮拖拉及安装技术

刘建峰1赵冬梅2王彦多1杜 颖1李晓明1黄海龙1

（1.海洋石油工程股份有限公司 天津 300461； 2.河北工程技术学院 河北石家庄 050091）

由于后安装抗冰锥体的体积大、质量重、形状不规则，且作业现场空间狭小，采用传统安装方法难以将抗冰锥体运送到位。通过对后安装抗冰锥体重力、浮力的计算分析和漂浮拖拉试验验证，提出了应用漂浮拖拉方法将后安装抗冰锥体拖拉至导管架平台桩腿安装部位进行安装的新技术，并总结出了此安装方法的实施流程及要点。锦州25－1南WHPA平台、CEP平台及金县1－1 CEPA平台后安装抗冰锥体项目实践表明，与传统安装方法相比，应用本文提出的后安装抗冰锥体的安装技术，可以有效提高后安装抗冰锥体安装的工作效率，并大大降低作业成本和作业风险。

后安装抗冰锥体；漂浮拖拉；导管架平台；安装新技术；实施流程

1 问题的提出

渤海北部辽东湾海域在冬季有较厚的海冰层覆盖，对平台的安全构成很大的威胁。为了减轻海冰对平台的破坏，通常需要在重冰海域每个导管架腿的潮差段处安装一抗冰锥体［1－2］，每个抗冰锥体是由上下对称环抱导管架腿的2个中空的锥形台对接构成的组合体，整个抗冰锥体的高度和锥体表面的倾斜角度设计，取决于其所在海域海冰的类型、强度、潮差大小以及导管架腿的倾斜度等参数［3－4］。

为了避免安装平台上部组块时驳船与导管架腿内侧的抗冰锥体发生碰撞，在陆地预制导管架时，每个抗冰锥体都采用分体制造，其中导管架腿外侧部分是陆地安装，剩余的导管架腿内侧部分是等组块安装完成后再进行海上安装（图1）。受每根导管架腿附近立管和电缆护管等管线位置不同的影响，每根导管架腿内侧需要后安装的抗冰锥体的体积大小有所不同，一般约占整个锥体体积的1/2或3/10。

图1 抗冰锥体的结构图Fig.1 Structure of anti－icing cone

传统后安装抗冰锥体的安装方法主要有3种：①使用大型浮吊，将抗冰锥体直接吊装就位；②使用拖轮或渔船，将抗冰锥体运送到导管架腿内侧，再使用卷扬机和倒链进行安装就位；③使用吊装承台，利用其和倒链等将抗冰锥体安装就位［5］。但是，目前一些新建平台采用传统后安装抗冰锥体的安装方法时却面临以下困难：①后安装抗冰锥体体积较大（每块高约5 m、宽约5 m、厚约2.5 m），质量较重（最轻的5.1 t、最重的8.7 t）；②后安装抗冰锥体形状不规则，有许多棱角，不容易找到重心，很难挂扣、吊装和就位；③现场作业空间狭小，组块已安装且其底部距离水面只有10m左右，大型浮吊很难伸进去作业；④后安装的抗冰锥体位置都在导管架腿内侧，附近存在许多障碍物，如隔水套管、泵护管、排海管线、带缆走道、导管架斜撑和已安装的抗冰锥体等，拖轮或渔船无法驶入组块下方进行施工作业。因此，探索出了一种采用漂浮拖拉法将后安装抗冰锥体拖拉至导管架桩腿安装部位进行安装的新方法。实践表明，在不使用大型浮吊船和小型施工船的情况下，应用本文提出的新技术能够将后安装的抗冰锥体快速、平稳、安全地运送到位并成功安装，大大降低了作业成本与作业风险，具有一定的推广应用价值。

2 后安装抗冰锥体漂浮拖拉的可行性分析

以锦州25－1南WHPA平台、CEP平台和金县1－1 CEPA平台后安装抗冰锥体项目为研究对象，对3座平台需要后安装的25块抗冰锥体进行重力、浮力计算分析和漂浮拖拉试验，以确定采用漂浮拖拉法拖拉后安装抗冰锥体的可行性。

根据抗冰锥体的结构形式，计算出了上述3座平台所有后安装的抗冰锥体的重力和浮力，结果见表1，通过对比可以看出，所有后安装的抗冰锥体的浮力都大于重力。

为了验证这一计算结果，不需要定量地测出每块抗冰锥体实际的精确质量，只需要定性地验证它们都可以在水中漂浮即可，所以在秦皇岛码头开展了抗冰锥体的漂浮拖拉试验（图2）。在试验人员用吊车将抗冰锥体从码头吊装下水并放松吊绳后，每块抗冰锥体都能够在水面自由漂浮，且每块抗冰锥体都约有1/3的体积露出水面，这表明每块抗冰锥体的浮力大于重力，与表1所示的计算结果相一致。

表1 锦州油气田3座平台后安装抗冰锥体重力和浮力计算结果Table 1 Results of the post－installed anti－icing cone weight and buoyancy of 3platforms in Jinzhou oil and gas field

图2 抗冰锥体的漂浮试验Fig.2 Floating test of anti－icing cone

此后，试验人员选择了后安装抗冰锥体中体积最大的一块（约占整个锥体体积的1/2）进行了漂浮后的拖拉试验。试验人员先用渔船将该块抗冰锥体拖拉至距离码头岸边约80 m远的海面，等其自由漂浮平稳后，在只有抗冰锥体的重力和浮力而无其他外力的条件下，由4名站在码头的试验人员通过拖拉1根系在抗冰锥体上的缆绳，在15 min左右的时间内就能够将该块抗冰锥体拖拉至码头岸边。由此可见，当抗冰锥体在海面自由漂浮后，不需要太大的水平外力就能够将其在水中快速地拖拉移动，因此在海上施工时采用漂浮拖拉法后安装这些抗冰锥体是可行的。

3 后安装抗冰锥体的漂浮拖拉及安装流程

3.1 准备工作

1）使用平台吊机将1台10 t的卷扬机吊装到底层甲板的吊货甲板上，并焊接固定就位。

2）对于需要安装抗冰锥体的桩腿，分别在靠桩腿内侧距离每个桩腿约0.5 m处的底层甲板上进行开孔，开孔面积约0.01 m2，卷扬机的钢丝绳经过此孔下放到需要安装抗冰锥体的位置处。

3）在开孔处的底层甲板上焊接由50 mm× 50 mm的槽钢做成的门字架，并在门字架上挂导向滑轮。

4）在需要安装后安装抗冰锥体的导管架腿正上方高约8 m处水平并排焊接2个吊耳，分别挂上2个10t的倒链。

3.2 吊装下水

1）运送后安装抗冰锥体的施工拖轮在平台附近抛锚并带缆就位。2）给将要安装的后安装抗冰锥体进行挂扣（图3）。3）使用平台吊机把已挂扣的后安装抗冰锥体从拖轮尾部吊装下水（图4）。

图3 抗冰锥体的挂扣图Fig.3 Hanging arrangement of anti－icing cone

图4 抗冰锥体吊装示意图Fig.4 Lifting sketch of anti－icing cone

4）在后安装抗冰锥体平稳下水后，施工人员站在拖轮尾部对平台吊机的吊钩进行解扣。

3.3 漂浮拖拉就位

1）当后安装抗冰锥体在水中稳定漂浮后，启动平台上10 t卷扬机，将锥体从拖轮附近向后安装的桩腿位置进行拖拉；此时站在带缆走道和拖轮上的施工人员同时拉紧缆绳，辅助卷扬机对漂浮拖拉中的锥体的行进方向和姿态进行调整。

2）当后安装抗冰锥体漂浮拖拉到桩腿附近时，站在带缆走道上的施工人员将2根10t吊带从水中捞起，并分别挂在2个10 t的倒链上。

3）使用倒链将后安装抗冰锥体沿所在桩腿由下向上缓慢提起，并使其完全就位。

3.4 安装固定

1）在平潮位时潜水员第一次从拖轮上下水，安装后安装抗冰锥体下半部分的螺栓，对锥体进行初步固定。

2）在后安装抗冰锥体位置处的桩腿上搭设脚手架，焊工对锥体上半部分进行焊接组对。

3）在焊接工作完成后，潜水员第二次从拖轮上下水，检查后安装抗冰锥体下半部分的螺栓，并对它们进行完全固定。

4）解除后安装抗冰锥体上的所有吊带和缆绳，并切除其上的所有吊点。

5）根据相关的焊接检验程序，对焊缝处进行检验。

6）焊缝检验合格后，对抗冰锥体整体进行补刷油漆。

7）拆除脚手架，清理现场，施工机具复原。

4 应用效果

目前，本文提出的后安装抗冰锥体的漂浮拖拉及安装技术在锦州25－1南WHPA平台、CEP平台及金县1－1 CEPA平台后安装抗冰锥体项目中已得到实际应用，3座平台中共计25块后安装的抗冰锥体都准确就位并顺利完成安装。通过总结与分析，后安装抗冰锥体采用传统安装方法和本文安装方法在动用的施工船舶、施工机具、施工时间以及施工风险等方面的对比情况见表2，可以看出，采用本文提出的后安装抗冰锥体安装技术，可以有效提高后安装抗冰锥体安装的工作效率，并大大降低海上作业成本和作业风险。该项技术可以推广到其他后安装抗冰锥体的项目中，应用前景广阔。

表2 后安装抗冰锥体传统安装方法与本文安装方法的对比Table 2 Comparison between the traditional installation way for the post－installed anti－icing cone and the way in this paper

［1］高静坤，田园，俞剑勇.海上平台冰锥结构设计分析［J］.中国造船，2008，49（增刊2）：270－279.

Gao Jingkun，Tian Yuan，Yu Jianyong.Study of icebreaking cone design for offshore platform［J］.Shipbuilding of China，2008，49（S2）：270－279.

［2］时忠民，屈衍.渤海新型抗冰导管架平台研究［J］.中国海上油气，2008，20（5）：336－341.

Shi Zhongmin，Qu Yan.Study of a new ice resistant jacket platform in Bohai Sea［J］.China Offshore Oil and Gas，2008，20（5）：336－341.

［3］冯玮，时忠民，刘立名.用于锥体冰载荷计算的改进模型［J］.中国海上油气，2004，16（4）：280－284.

Feng Wei，Shi Zhongmin，Liu Liming.Advanced model for calculation of ice force on conical structure［J］.China Offshore Oil and Gas，2004，16（4）：280－284.

［4］于永海，隋吉学.冰对斜体结构作用的二维和三维力学模型分析［J］.海洋环境科学，1999，18（3）：43－47.

Yu Yonghai，Sui Jixue.Analysis of ice acting on a slope structure by the two and three dimensional mechanical model［J］.Marine Environmental Science，1999，18（3）：43－47.

［5］李良.正倒抗冰锥体的海上施工［J］.中国海上油气（工程），1992，4（4）：5。

Li Liang.Offshore construction of icebreaking cone［J］.China Offshore Oil and Gas（Engineering），1992，4（4）：5.

Floating drag and installation technology for post－installation anti－icing cones

Liu Jianfeng1Zhao Dongmei2Wang Yanduo1Du Ying1Li Xiaoming1Huang Hailong1
（1.Offshore Oil Engineering Co.Ltd，Tianjin300461，China；2.Hebei Institute of Engineering Technology，Shijiazhuang，Hebei 050091，China）

Anti－icing cones are hard to be installed to the proper position by traditional installation methods since they are usually big，heavy and in irregular shapes，and the operating space is limited.A new technology——using the floating drag method to pull the post－installation anti－icing cone to the jacket platform leg and install it——was put forward based on the analysis of anti－icing cone gravity and buoyancy and the experimental verification of floating drag.Furthermore，the implementation procedures and key points of the installation method has been summarized.Applications with WHPA and CEP platforms in JZ25－1S，as well as CEPA platform in JX1－1indicates that，comparing with traditional installation methods，the floating drag technology of post－installation anti－icing cones proposed in this paper can improve the efficiency of installation and greatly reduce the installation cost and operation risk.

post－installation anti－icing cone；floating drag；jacket platform；new installation technology；implement procedure

TE951

A

2014－04－17改回日期：2014－06－19

（编辑：叶秋敏）

刘建峰，赵冬梅，王彦多，等.后安装抗冰锥体的漂浮拖拉及安装技术［J］.中国海上油气，2015，27（2）：104－107.

Liu Jianfeng，Zhao Dongmei，Wang Yanduo，et al.Floating drag and installation technology for post－installation anti－icing cones［J］.China Offshore Oil and Gas，2015，27（2）：104－107.

1673－1506（2015）02－0104－04

10.11935/j.issn.1673－1506.2015.02.018

刘建峰，男，工程师，2008年毕业于天津大学岩土工程专业，获硕士学位，现主要从事海洋工程钢结构的设计计算及施工工作。地址：天津港保税区海滨十五路199号海工大厦（邮编：300461）。电话：022－59899693。