袁尚晨 彭甲志 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的导管架为8腿结构，装船重量约为31500吨。导管架采用卧式建造、拖拉装船以及滑移下水的安装方法进行海上安装。导管架下水Launch Cradle间距为24m、防沉板标高-190.3m，距离码头前沿50m，顶部面向场地内侧。导管架尺寸如表1所示。

表1 导管架关键尺寸参数

导管架装船采用导管架下水驳船海洋石油229，该船配有两条滑道和两个下水摇臂，30个压载舱，调载系统能力为4×3500m3/h。其主要参数如表2所示。

表2 导管架关键尺寸参数

2 导管架装船程序与步骤设计

装船工作将按两阶段进行。第一阶段是陆地牵引，将导管架从预制场地拖到码头前沿，距离大约是50m。第二阶段是导管架上船直至拖航固定设计位置。在第二阶段，需要调载操作，将船上滑道与陆地滑道保持水平，高差控制在±25mm内。

1) 陆地牵引

这个操作将在装船日期前完成。驳船调载至所需吃水，使得船上滑道和陆地滑道顶部平齐。利用系泊系统调整船位，使得船上滑道和陆地滑道共线。在滑道全部长度和下水Launch Cradle的外围进行清理工作，去除可能存在的障碍，进行表面光滑处理并且打上润滑油。将8束牵引绳张直。将Launch Cradle末端的助推千斤顶就位并处于受压状态，这样千斤顶和Launch Cradle就处于完全接触状态。操作人员将按照以下步骤启动拖拉：

a. 8个拉力千斤顶逐渐加力，带力到150t左右，检查各束牵引绳是否正常，不打结且没有障碍。检查钢丝绳与千斤顶、锚固点的连接情况，确保没有松弛的绳子。

b. 同步操作四个千斤顶，每个增加50t张力，检查牵引绳是否正常，确保绳束没有收到阻碍，没有溜滑。

c. 反复进行上一步骤b，直到每个千斤顶达到600t张力，总拉力为4800t。保持这个张力，开始准备启动助推千斤顶。

d. 同时操作四个350t的推力千斤顶，缓慢加力50t。检查千斤顶与Launch Cradle的接触以及千斤顶基座锚固是否正常。

e. 重复上一步骤d，直到千斤顶推力达到250t，此时施加到Launch Cradle上的力达到5800t。

f. 若导管架还没有启动，继续增大助推千斤顶推力到极限值350t，同时将每个拉力千斤顶都增加至650t，此时总拉力为6600t（摩擦系数＞0.21），施工时采取措施改善接触，减少摩擦系数，一般在这一步之前导管架已经滑动。

g. 若摩擦系数比预想的超出很多，在步骤f中导管架仍未启动，则可考虑将拉力千斤顶加力至700t，总拉力为7000t，（摩擦系数为0.22），或者增加备用助推千斤顶。

导管架启动后，操作拉力千斤顶，收紧因为导管架滑道而松弛的牵引绳。同步增加8个拉力千斤顶的张力，每次加力50t，直到450t。预计在这一步的末期，导管架已经滑动。如果导管架仍然没有滑动，继续加大千斤顶的拉力，以50t为一步，增加到600t。导管架启动以后，继续向前滑动，防沉板离码头边缘7m左右，可以利用滑道边缘的等距标志线来监测滑移过程。在滑移过程中，可以利用Launch Cradle垫木与滑道上限位板的间隙来监测两Launch Cradle是否是平行于滑道直线行进。若有需要，可对千斤顶的张力进行调整，以修正前进姿态。在陆地拖拉的最后，牵引绳应该放松，给驳船的升沉运动提供足够的余量，直到装船时刻的到来。接下来的工作将在良好的天气条件下进行，而且是在完成所有准备工作，得到海事保险的书面同意以后才能开始。整个拖拉过程按照调载计算和装船布置图中的步骤严格执行，大约需要24步左右。在驳船的中央控制室应设立一块监视板，记录拖拉时候每一步驳船的状态，与码头的相对高差以及压载舱水深等。船舶吃水、压载舱水深和实际潮高等信息应有专人向拖拉控制中心实时报告。拖拉前，驳船应根据调载报告和实际的潮高进行预调以得到要求的状态，船上滑道应比陆地滑道低少许。利用系泊系统控制船位，使得船上滑道与陆地滑道共线。清理滑道表面，并涂上润滑材料。

接下来的这一步是将导管架拖过码头边缘且探出20m左右：

a. 逐渐增大拉力千斤顶的张力到50t，平衡牵引绳的松弛，检查每束钢丝绳是否正常，确保在其全长范围内没有障碍。检查钢丝绳与千斤顶、锚固点的连接情况，确保没有不受力的绳子。

b. 同步操作四个拉力千斤顶，每个千斤顶张力逐渐增加50t，检查各束钢丝绳的状态，没有确保钢丝没有溜滑。

c. 每次50t，逐渐同步加大千斤顶的拉力，直到每个千斤顶达到600t。预计在到达600t以前，导管架已经滑动。

d. 在滑移过程中，检查Launch Cradle垫木与滑道限位板的间隙来监测两Launch Cradle是否是平行于滑道直线行进。若有需要，可对千斤顶的张力进行调整，以修正前进姿态。

e. 继续滑移，直到导管架悬出码头边缘20m，这个位置应事先做好标记。

f. 在这一步里，导管架和驳船摇臂并未直接接触，因为此时摇臂板平面低于滑道平面。

2) 停止拖拉，调载使摇臂与Launch Cradle垫木下表面接触上，检查二者位置、方向是否正常。

3) 继续按照调载计算结果压载，将导管架探出码头的那部分重量转移到船上，这个可以通过压载舱里的水深来监测。

4) 按照拖拉步骤继续滑移，同时按照调载计算结果进行压排载，以补偿转移到船上的重量和弯矩。测量人员应向中央控制室定时汇报船上滑道与码头滑道的高差，监控和记录船的动态响应。拖拉操作人员应根据船舶状态随时调整滑移速度，与调载操作相协调，配合滑移过程中重量和弯矩的顺利转移。有时候拖拉需要暂时停顿，等待调载完成。

5) 在滑移过程中，可以利用Launch Cradle垫木与滑道限位板的间隙来监测两Launch Cradle是否是平行于滑道直线行进。若有需要，可对千斤顶的张力进行调整，以修正前进姿态。

6) 4）和5）继续重复进行，直到Launch Cradle的最后一个节点处于摇臂的外边缘，Launch Cradle垫木在陆地滑道上还剩余2m左右，滑移暂停，同时驳船排载使得导管架离开陆地滑道并有一定间隙。这样操作是确保Launch Cradle全部上船时，驳船不会发生急剧下沉，避免可能存在的破坏。

3 计算结果分析

3.1 装船失效分析

导管架装船失效分析采用SACS软件，由于驳船滑道与陆地滑道不可能完全齐平，考虑±25mm的高度差，计算分析共分为32个基本工况、44个组合工况进行。装船失效计算结果：

1）导管架装船静态最大支反力为2699.3吨，失效最大支反力为4615吨。

2）导管架节点冲剪强度满足规范要求，最大值为0.98。

3）导管架杆件UC值满足规范要求，均小于1.0。

3.2 导管架装船调载计算

计算结果显示，驳船调载能达到的吃水范围是7.0米到11.6米，吃水和潮汐高相差7.135米，故LW3-1导管架滑移装船潮汐范围要求为-0.135米到4.465米。根据青岛潮汐表，满足24小时潮汐的装船时间能达到80%。

导管架在青岛场地装船，装船标高示意如图1所示。

图1 建造场地装船标高示意

3.3 导管架装船辅助结构强度分析

滑移装船辅助结构包括：PULLING LUG 、DEADMAN 、LAUNCH CRADLE 、WET TOW PADEYE等，部分结构有限元模型如图2、图3所示，PULLING最大应力315Mpa、DEADMAN最大应力206Mpa、LAUNCH CRADLE最大应力280Mpa、WET TOW PADEYE最大应力则为272Mpa。

图2 Pulling Lug & Deadman 有限元模型

图3 Launch cradle reinforcement&Wet Tow Padeye有限元模型

4 结语

随着我国海洋油气事业的迅速发展，海洋工程的深水化、海洋结构物的大型化势在必行。拖拉滑移装船法是大型海洋结构物装船常用的一种方法，本文基于南海某油田开发项目中大型导管架装船案例，对拖拉滑移装船法的施工程序及步骤、失效分析、调载计算以及关键部件分析等进行较为详细的介绍，可为同类项目施工提供参考借鉴。