CN101481001B - 浮式钻井储油平台总段下水及旋转合拢对接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浮式钻井储油平台总段下水及旋转合拢对接方法，以半潜驳甲板作为合拢平台，合拢建造包括预分段合拢、限位和定位部件的设置、双层底总段下水、总段旋转、双层底总段定位及后续合拢建造等步骤。本发明所涉及的一种旋转式FDSO总段下水及合拢对接方法，借助于半潜驳平台和总段下水旋转，解决了无大型合拢用的船坞或船台时的圆筒型FDSO大型船舶和深海平台的合拢建造问题，安全可靠，工艺简单，装配精度高，可操作性和适应性强。
Description
技术领域：
本发明涉及深海工程装备和大型船舶建造技术领域。
背景技术：
全球海洋油气总储量的44％蕴藏在大于2000米的深水区，随着海洋油气开发向深水海域的不断发展，对深海工程装备的建造提出了更高的要求，传统固定式平台已无法胜任深海作业，适应多海洋环境的超深海钻井储油平台(FDSO)已成为深海油气开发的主要装备，如SEVAN 650圆筒形海洋钻井平台，如图1所示，筒体最大直径84米，型宽75米，入DNV船级社的圆筒形石油钻井平台；带动态定位系统，平台主要有动力系统，泥浆系统，钻井系统，动态定位系统，其它油船系统等，是全球范围内第一艘圆筒形海洋钻井平台，技术难度和生产难度都很大。
目前，FDSO普遍采用船坞和船台两种方式建造，即按照海工类产品的功能需求对FDSO本体进行分段划分，分别制造分段，然后在船坞或船台上按照一定的顺序对接、合拢和焊接各分段形成总段。采用船坞和船台建造FDSO方法需要建造特定尺寸的船坞和船台，适应性差，投入大，建造周期长，利用率不高。经检索国内外已有为数不多的关于海上工程装备安装和建造的专利技术报道，美国Edward E.Horton申请的Method/Apparatus for assembling a floating offshore structure(浮式海上结构的安装方法和装置)，批准号为US6135673，其方法是利用海上平台底部构件中空舱室的浮力使得底部和所需安装的甲板对接装配形成一个整体。美国专利US4848967所述的Load-transfer systemfor mating an integrated deck with an offshore platformsubstructure(整体甲板和海上平台底部对接合拢时的消振系统)，其原理是利用外伸于甲板的探针和由双弹簧组成的吸振系统，减少对接安装整体甲板和平台底部结构时的振动载荷；US3528254“OffshoreDlatform structure and construction method”(海上平台结构和建造方法)描述了顶部平台和底部结构上的舱室先对接相连，而后在压舱物的作用下和底部结构接触并合拢的方法。中国专利CN1305731C、CN2590718Y和CN1824571A报导了各种总段合拢方法和装置，主要是利用船台滑道上的滑移、行走轨道或者船台来实现总段的合拢和本体建造，但是主要应用于大型船舶的建造，而且大多仍需借助于船台和船坞；专利CN1733550A涉及的平地底驳造船法虽然无需船坞船台，但是局限于自底向上型(底驳、上层船体、最后动力装置)的大型船舶建造。目前报导的关于海洋工程装备合拢和建造的研究主要是针对利用舱室的浮力或者压舱物实现合拢的方法以及合拢过程中的动态载荷的消减技术，绝大部分仍需借助于船台和船坞，针对无需船台船坞的圆筒型FDSO合拢建造模式并未涉及。另外，圆筒型FDSO是按照壳、舾、涂一体化的区域造船思路建造的，其制造要求高于一般船舶，要满足无余量精度造船的要求，合拢对接和焊接过程均需严格控制，总段由各区域的诸多分段组成、管系和电缆等组成，不借助于船台和船坞，总段合拢难以进行。
发明内容：
本发明的目的是提供一种无需船台和船坞，可操作性和适应性强的浮式钻井储油平台总段下水及旋转合拢对接方法。
本发明采用的技术方案是：
一种浮式钻井储油平台总段下水及旋转合拢对接方法，其特征在于：以半潜驳甲板作为合拢平台，合拢建造包括以下步骤：
1)预分段合拢，按照对称的原则由内向外将双层底总段的各分段拼接起来，依靠在半潜驳甲板上搭建的合拢胎架，实现双层底总段的初合拢；
2)限位和定位部件的设置，在分段内圈舱壁旁90°～180°和270°～360°位置均匀设置圆管，同时在半潜驳中心线和总段内底板中心线位置分别设置T型钢和工字钢；在总段内底板上增设6个临时带缆桩；
2)第三阶段为双层底总段下水，借助于压舱物使半潜驳下沉和总段的浮力使总段和半潜驳脱离；
3)第四阶段为总段旋转，利用半潜驳四角塔楼上的绞车及缆绳实现总段的90°旋转；浮起以后将半潜驳靠泊于码头，继续合拢其它分段；
5)第五阶段为双层底总段定位及后续合拢建造，进行总段四角水平调整，直至满足精度要求，然后进行后续分段合拢建造。
合拢胎架由圆钢管、斜支撑、支撑面板和顶板组成，通过在半潜驳甲板上安装有多根直径580mm、高度1.2米的圆钢管，用斜支撑和支撑面板加以固定，圆钢上面焊接有顶板，底面固定有底板，多根圆钢管成合拢胎架。
双层底总段外形是圆柱体，总段下水后浮起平稳无倾斜。
分段内圈舱壁处所安装的圆管规格为直径450mm，高度5.5米，两边各8根，共16根，防止总段受水流影响而漂浮和旋转后中心偏差过大：在总段内底板中心线位置安装的工字钢有2根，焊接斜撑加以固定，工型钢规格为300×15+200×20，高5.5米，在半潜驳中心线位置安装的T型钢有2根，焊接斜撑加以固定，T型钢规格为T300×15+200×20，高5.5米，用于限制旋转超差和中心线对位。
总段下水旋转应尽量满足下列条件：风速≤6级(浦氏风标)，流速≤2.0m/s，有义波高≤0.5m，作业区域水深≥10米，半潜驳下潜区域无突出异物。
半潜驳外移距离要大于15米；当半潜驳胎架顶部与总段底部的有效间隙不小于半潜驳最大四角吃水差+总段最大四角吃水差+300MM时，半潜驳下沉停止；当分段上2根工字钢与半潜驳上的2根T型钢完全接触时，停止总段旋转。本
本发明所涉及的一种旋转式FDSO总段下水及合拢对接方法，借助于半潜驳平台和总段下水旋转，解决了无大型合拢用的船坞或船台时的圆筒型FDSO大型船舶和深海平台的合拢建造问题，安全可靠，工艺简单，装配精度高，可操作性和适应性强。
本发明具有如下技术优势：
1.由于采用半潜驳作为合拢平台，作业场地小、无需船坞或船台的建造，节约了建造成本。
2.在旋转总段前是按照“壳、舾、涂”一体化的区域造船理念进行设计和分段划分的，旋转式FDSO总段下水及合拢对接方法不违反区域造船方法，可实现无余量精度建造的要求。
3.可建造的海洋装备种类多，适应性强，具有较大的建造柔性，各种功能和布置复杂的FDSO、海上工程装备和大型船舶等都可以实现建造。
4.旋转式FDSO总段下水及合拢对接方法简单实用，工艺简单，应用范围广，可操作性和可重复性强，只要半潜驳上能够装配对应的底层结构，就能够实现底层总段的合拢建造，为其他海洋工程装备建造提供了指导。
5.因为总段类似于中空开口箱体，外形为圆柱体，形状和内部结构比较规则，所以总段浮起平稳，合拢和后续分段的装配精度高，也减少了平面度调整的工作量。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是半潜驳和双层底总段下水前的主视图。
图2是FDSO总段旋转前的平面示意图。
图3是FDSO总段旋转后的平面示意图。
图4是限位装置的布置图。
图5是在半潜驳甲板上拼接各分段时的合拢胎架布置图。
图6是合拢胎架所用圆管安装示意图。
(1)半潜驳，(2)半潜驳驾驶控制台，(3)压舱物，(4)半潜驳带缆桩，(5)合拢胎架，(6)总段内底板，(7)T型钢，(8)半潜驳甲板，(9)四角塔楼上的绞车，(10)临时带缆桩，(11)码头，(12)分段，(13)总段内底板宽度方向的中心线，(14)半潜驳长度方向中心线，(15)工字钢，(16)分段内圈舱壁，(17)圆管安置位置圆管，(18)顶板，(19)斜支撑，(20)支撑面板，(21)搭建合拢胎架的圆钢管，(22)双层底总段，(23)双层底分段板平面，(24)合拢胎架
部，(25)底板。
本实施例以SEVAN650圆筒型海洋钻井平台来说明，整个合拢对接工艺包括预分段合拢，设置限位和定位部件，总段下水，总段旋转，总段重新定位及后续合拢建造。
其主要步骤的详细描述如下：
1.预分段合拢
SEVAN650海洋钻井平台是按照区域造船法建造的，应用成组技术和优化方法划分各分段，组成总段，以总段为区域载体，按区域实现壳、舾、涂作业一体化，以涂装为重点安排分段建造工作。在划分各分段时，SEVAN650平台13.4米高度以下的简体分成两半，13.4米以上的部分再进行分段。如图1所示，按照对称的原则由内向外将双层底总段的各分段(12)拼接起来，在SEVAN650各分段(12)完成区域舾装后，不借助船坞或船台进行总段合拢，而是选择在120m×59.8m的半潜驳甲板(8)上搭建的合拢胎架(5)进行预合拢。首先在半潜驳甲板(8)上按照各分段均匀布置多根支撑用圆钢管(21)，圆钢管(21)直径580mm、高度为1.2米，为了使得承载均匀，在圆钢管(21)上焊接有顶板(18)，底部固定有底板(25)，顶板(18)和底板(25)的直径为600mm，厚度为10mm，为了增强支撑刚度，在圆钢管(21)对称位置焊接有斜支撑(19)和支撑面板(20)，支撑面板(20)焊接在距离底板(25)底面800mm的位置，支撑面板(20)规格为15mm×200mm，斜支撑(19)为三角形角钢，规格为10mm×200mm×300mm，多根焊接固定好的圆钢管形成合拢胎架(5)，圆钢管的布置图如图5所示，焊接固定方法如图6所示。在预分段合拢过程中，对半潜驳的平面度要求很高，为此，在半潜驳甲板(8)上安置完毕合拢胎架(5)后，需要利用激光经纬仪控制合拢胎架的平面精度在±10mm以内。
2.设置限位和定位部件
先采用激光测量法测出半潜驳中心线(14)和总段内底板宽度方向的中心线(13)，打洋冲，并用油漆标出，找出中心线后设立测量标杆。如图4所示，在分段内圈舱壁(16)的90°～180°和270°～360°位置设置8根直径0.45米，壁厚为12mm，高5.5米的圆管(17)，共16根，如果逆时针方向从半潜驳中心线(14)计算，分段内圈舱壁(16)90°～180°处布置的8根圆钢的间隔角度依次为1°，8°，11°，12°，12°，12°，12°，12°，仍然逆时针方向从半潜驳中心线(14)计算，分段内圈舱壁(16)270°～360°处布置的8根圆钢的间隔角度依次为3°，11°，11°，11°，11°，11°，11°，11°，所有圆管(17)的中心距离总段中心12065mm；在总段内底板中心线(13)位置安装2根工字钢(15)，规格为I300mm×15mm+200mm×20mm，高5.5米，工字钢长度为6.5米，用斜撑加以固定在总段的分段上；在半潜驳中心线位置安装2根固定有斜撑的T型钢(7)，规格为T300mm×15mm+200mm×20mm，高5.5米，T型钢(7)距离总段中心12090mm，用斜撑加以固定。16根圆管(17)是为防止总段受水流影响而漂浮和旋转后中心偏差过大，T型钢(7)和工字钢(15)用于限制旋转超差和中心线对位。
3.总段下水
选择合适的条件实施总段下水，条件如下：风速≤6级(浦氏风标)，流速≤2.0m/s，有义波高≤0.5m，作业区域水深≥10米，半潜驳下潜区域无突出异物，避免半潜驳下潜时损坏船底结构。
总段下水前的平面图如图2所示，在总段下水前，除了利用半潜驳带缆桩固定外，需要在总段内底板(13)上安置6个临时带缆桩(10)。在船体外板45°、135°、225°、315°位置标注临时水尺标记，并涂上醒目颜色的油漆；按船队要求在远通坞坞尾甲板焊装导缆桩用于半潜驳(1)定位；检查所有的分段合拢接缝是否完全焊接；如图3所示，总段内底板(13)1.5米以下部分所有孔用橡胶封闭完毕。半潜驳下潜前对所有搁墩固定进行检查，确保搁墩在有可能受到外力作用时不倾倒；拆除分段与半潜驳所有的连接件，并认真检查，确保外底板上无任何突出物和连接体；半潜驳甲板上无关的物件吊离，并将甲板面打扫干净；按船队要求将缆绳设置好；准备4只潜水泵应急用，并架设好电缆。
利用压舱物(3)使半潜驳慢速下沉，双层底总段(22)下水，当总段开始浸水时，派人检查总段内是否渗漏，安排人员检查半潜驳的四角吃水和SEVAN650的吃水。当半潜驳吃水大约为9.1米、总段的分段(12)吃水大约为0.82米的时候，观察双层底总段的分段(12)状况；当总段与半潜驳完全脱离，继续慢慢下沉半潜驳；当半潜驳胎架顶部(24)与总段底部的有效间隙不小于(半潜驳最大四角吃水差+总段最大四角吃水差+300MM)时，半潜驳下沉停止。在整个下潜过程中双层底部总段是以自身浮力和半潜驳脱离，处于座墩状态，结构没有集中受力，安全可靠。
4.总段旋转
半潜驳(1)水平外移距离大于15米，利用半潜驳四角塔楼上的系泊绞车(9)及与总段相连的缆绳，90°缓慢旋转总段(22)，当分段上2根工字钢与半潜驳上的2根T型钢完全接触时，停止总段旋转。调整好总段的位置，拉紧四根缆绳，然后慢慢浮起半潜驳(1)。当总段座墩时，停止半潜驳排水，再次检查总段的定位状态，在确认无误后，继续排水，直至总段完全座墩为止。总段旋转后的平面图如图3所示。
5.重新定位及后续合拢建造。
总段浮起时要及时调整半潜驳的水平度，防止内圈的圆管(17)受到总段的挤压。总段浮起以后，利用激光经纬仪调整总段四角水平，平面精度在±10mm以内。将半潜驳(1)靠泊于码头(11)，继续合拢其它分段。
本发明所涉及的一种旋转式FDSO总段下水及合拢对接方法，借助于半潜驳平台和总段下水旋转，解决了无大型合拢用的船坞或船台时的圆筒型FDSO大型船舶和深海平台的合拢建造问题，安全可靠，工艺简单，装配精度高，可操作性和适应性强。
Claims (6)
1.一种浮式钻井储油平台总段下水及旋转合拢对接方法，其特征在于：以半潜驳甲板(8)作为合拢平台，合拢建造包括以下步骤：
1)预分段合拢，按照对称的原则由内向外将双层底总段的各分段(12)拼接起来，依靠在半潜驳甲板(8)上搭建的合拢胎架(5)，实现双层底总段(22)的初合拢；
2)限位和定位部件的设置，在分段内圈舱壁(16)旁90°～180°和270°～360°位置设置圆管(17)，同时在半潜驳中心线(14)位置设置T型钢(7)，在总段内底板(13)中心线位置设置工字钢(15)；在总段内底板上增设6个临时带缆桩(10)；
3)第三阶段为双层底总段下水，借助于压舱物(3)使半潜驳(1)下沉和总段的浮力使总段(22)和半潜驳(1)脱离；
4)第四阶段为总段旋转，利用半潜驳四角塔楼上的绞车(9)及缆绳实现总段(22)的90°旋转；浮起以后将半潜驳(1)靠泊于码头(11)，继续合拢其它分段；
5)第五阶段为双层底总段定位及后续合拢建造，进行总段(22)四角水平调整，直至满足精度要求，然后进行后续分段合拢建造。
2.根据权利要求1所述的浮式钻井储油平台总段下水及旋转合拢对接方法，其特征在于：合拢胎架(5)由圆钢管(21)、斜支撑(19)、支撑面板(20)和顶板(18)组成，通过在半潜驳甲板(8)上安装有多根直径580mm、高度1.2米的圆钢管(21)，用斜支撑(19)和支撑面板(20)加以固定，圆钢管(21)上面焊接有顶板(18)，底面固定有底板(25)，多根圆钢管成合拢胎架(5)。
3.根据权利要求1或2所述的浮式钻井储油平台总段下水及旋转合拢对接方法，其特征在于：双层底总段(22)外形是圆柱体，总段下水后浮起平稳无倾斜。
4.根据权利要求1或2所述的浮式钻井储油平台总段下水及旋转合拢对接方法，其特征在于：分段内圈舱壁(16)所安装的圆管(17)规格为直径450mm，高度5.5米，两边各8根，共16根，防止总段受水流影响而漂浮和旋转后中心偏差过大；在总段内底板(13)中心线位置安装的工字钢(15)有2根，焊接斜撑加以固定，工字钢(15)规格为T300×15+200×20，高5.5米，在半潜驳中心线(14)位置安装的T型钢(7)有2根，焊接斜撑加以固定，T型钢规格为T300×15+200×20，高5.5米，用于限制旋转超差和中心线对位。
5.根据权利要求1或2所述的浮式钻井储油平台总段下水及旋转合拢对接方法，其特征在于：总段下水旋转应尽量满足下列条件：风速≤6级(浦氏风标)，流速≤2.0m/s，有义波高≤0.5m，作业区域水深≥10米，半潜驳下潜区域无突出异物。
6.根据权利要求1所述的浮式钻井储油平台总段下水及旋转合拢对接方法，其特征在于：半潜驳外移距离要大于15米；当半潜驳胎架顶部(24)与总段底部的有效间隙不小于半潜驳最大四角吃水差+总段最大四角吃水差+300mm时，半潜驳下沉停止；当分段上2根工字钢(15)与半潜驳上的2根T型钢(7)完全接触时，停止总段旋转。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
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