CN102586784A - 平台外加直流电阴极保护系统的安装方法 - Google Patents

Abstract

一种平台外加直流电阴极保护系统的安装方法，采用以下安装步骤：一，将电缆从滚筒转移到动力定位船上的绞车滚筒上，将数个阳极固定到动力定位船甲板上；二，利用平台吊机作为吊装水下机器人电缆卡子的支点，将电缆卡子下放到安装位置，将电缆卡子固定到平台的电缆护管上；三，抽拉电缆；四，固定电缆；五，将电缆固定在甲板地锚上，进行电缆与阳极之间的连接，然后，将数个阳极同时吊入水中；移船到第一个阳极的安装位置，将数个阳极都放到海底，然后，依次释放阳极。本发明不需要用电缆护管即对电缆进行了保护，且只需使用动力定位船即可进行安装，大大降低了施工成本；同时，不需要预先将所有电缆布置到海床上，避免电缆在海床上摩擦损坏。

Description

平台外加直流电阴极保护系统的安装方法

技术领域

本发明涉及安装方法，尤其涉及一种平台外加直流电阴极保护系统的安装方法。属于海洋石油工程领域。

背景技术

导管架平台外加直流电阴极保护系统的原理是：通过电缆将平台上的直流电引入到安装在海床上的阳极，然后，通过阳极的放电达到对导管架平台、海底管线保护的目的。

为了保护电缆的安全，传统的做法是需要沿着整个导管架安装一根“电缆护管”对电缆进行保护；同时，还需要安装“电缆护管卡子”用于固定“电缆护管”。这两项工作对船舶资源的要求都非常苛刻。一般，需要一艘用于运输、吊装电缆护管的大型浮吊船和一艘用于安装电缆护管卡子的饱和潜水支持船。目前，大型浮吊船舶资源在国内极其紧张；同时，饱和潜水支持船也极为稀缺，而且，价格极其昂贵，因此，采用大型浮吊船舶及饱和潜水支持船进行“电缆护管”及“电缆护管卡子”的安装，安装成本较高。其次，传统的施工方法通常是将“放电阳极”先安装到海床上，然后，再将所有电缆按照S型初步布置到在海底，最后，再将电缆通过“电缆护管”从海底抽拉到平台上部的甲板。由于海底杂物较多，电缆在海床上经过摩擦后易将电缆损坏。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种改进的平台外加直流电阴极保护系统的安装方法，其不需要用电缆护管即对电缆进行了保护，节省了设计、制造及安装电缆护管以及电缆护管卡子的费用和工期；且只需要使用动力定位船即可进行施工安装，大大降低了施工成本；同时，也不需要预先将所有电缆布置到海床上，避免电缆在海床上摩擦损坏。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

1、一种平台外加直流电阴极保护系统的安装方法，其特征在于：采用以下安装步骤：

第一步，将电缆及阳极装船固定

(1)将电缆从滚筒转移到动力定位船上的绞车滚筒上；

(2)将数个阳极固定到动力定位船甲板上；

第二步，安装水下机器人电缆卡子

①利用平台吊机作为吊装水下机器人电缆卡子的支点；

①吊装入水，将电缆卡子下放到既定的安装位置；

③将电缆卡子固定到平台的电缆护管上；

④释放并回收绞车的钢丝绳至水面，准备进行下一个电缆卡子的安装；

第三步，抽拉电缆

将平台绞车上的钢丝绳放入水中，并将钢丝绳回收到动力定位船的甲板上与数根电缆的拖拉头相连接；动力定位船上绞车逐渐放出电缆，且平台方面慢慢收钢丝绳将电缆向平台拖拉，直到电缆到达平台设定位置时，电缆抽拉工作结束；

第四步，固定电缆

①当电缆抽拉到平台时，先将电缆头固定到平台设定位置上，然后，开始固定水下电缆；

②移动船舶调整电缆在水中的弧度，使电缆贴近安装在平台电缆护管上的卡子，绞车不断的向外放出电缆，水下机器人将电缆都推入电缆卡子中并固定；

第五步，安装阳极

(1)在电缆尾部安装电缆拖拉网套，并将电缆临时固定在甲板地锚上，解开电缆头上的钢丝绳，进行电缆与阳极之间的连接；

(2)待阳极连接完毕，将数个阳极同时吊入水中；

(3)移船到第一个阳极的安装位置，吊机释放钢丝绳将数个阳极都放到海底，解开撑杆上绳索吊钩，释放第一个阳极，然后，吊机依次重新提起下一个阳极；

(4)旋转移船到下一个阳极的安装位置后，由水下机器人解开绳索吊钩，释放下一个阳极，然后，回收撑杆到船舶甲板上。

所述第一步的具体步骤如下：

1)将电缆滚筒安装到倒缆架上；

2)在绞车滚筒的两侧安装钢丝绳，然后，用钢丝绳将电缆从电缆滚筒上缠绕到绞车滚筒上；

3)用吊机将数个阳极固定到动力定位船的甲板上，并使阳极的位置位于动力定位船的A吊机吊装范围以内；

4)在船尾安装有电缆下水桥；

5)将水下机器人安装到船甲板的平台上。

所述第二步中，电缆卡子的两侧安装有吊耳和卸扣，吊装时，电缆卡子由绞车钢丝绳吊装入水，且由水下机器人控制并指挥绞车操作员将电缆卡子下放到既定的安装位置；释放并回收绞车的钢丝绳至水面前，先解开电缆卡子吊耳上的卸扣。

所述第三步中，将钢丝绳回收到平台甲板上，并与数根电缆的拖拉头相连接以及动力定位船上绞车逐渐放出电缆的过程是由水下机器人进行控制；直到电缆通过电缆出口护管到达平台变压器位置时，电缆抽拉工作结束。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，不需要用电缆护管即对电缆进行了保护，节省了设计、制造及安装电缆护管以及电缆护管卡子的费用和工期；且只需要使用动力定位船即可进行施工安装，不需要大型浮吊以及饱和潜水支持船作为施工资源，大大降低了施工成本；同时，也不需要预先将所有电缆布置到海床上，避免电缆在海床上摩擦损坏。

附图说明：

图1为本发明侧面安装示意图。

图2为本发明装船示意图。

图3为本发明电缆卡子吊装示意图。

图4为本发明电缆卡子索具配置示意图。

图5为本发明电缆抽拉钢丝绳连接示意图。

图6为本发明电缆抽拉至平台示意图。

图7为本发明调整电缆弧度示意图。

图8为本发明电缆固定到卡子中示意图。

图9为本发明电缆临时固定及电缆与阳极连接示意图。

图10为本发明阳极吊装撑杆示意图。

图11为本发明阳极1吊装入水示意图。

图12为本发明阳极2吊装入水示意图。

图中主要标号说明：

1.动力定位船、2.电缆滚筒、21.倒缆架、3.A吊机、33.船舶吊机、4.甲板、5.平台、6.水下机器人、7.电缆卡子、8.电缆、9.绞车滚筒、10.钢丝绳、11.电缆下水桥、12.绞车、13.平台吊机、14.定滑轮、15.吊耳、16.卸扣、17.电缆护管、18.电缆的拖拉头、19.电缆出口护管、20.撑杆、22.吊带、23.吊钩、24.平台绞车、25.水下跟踪信标、26.变压器、27.桩腿、28.手扳葫芦、29.电缆拖拉网套。

具体实施方式

如图1所示，本发明主要使用的设备包括：一艘动力定位船1、一个带驱动装置绞车滚筒9、一个电缆下水桥11、一套水下定位设备、一台A吊机3、一台船吊机33、液压绞车三台(分别为：25吨、25吨、30吨)、工作级水下机器人6、电动绞车三台。

本发明安装前先要进行的准备：

一、施工设备的选择

(1)施工船的选择：使用DPII型动力定位船1作为本发明的施工船；

动力定位船1上搭载了125吨绞车12(绞车滚筒9直径5m)一台，作为外加直流电阴极保护系统的电缆滚筒2使用。甲板4上安装了一个2层平台作为水下机器人6的安装甲板。

(2)水下机器人(ROV)6的选择

水下机器人6主要进行水下机器人电缆卡子7的安装、电缆8的固定、电缆8的抽拉及阳极下放作业过程的检测等工作。由于水下机器人水下卡子7长1.2m，宽0.6m，重70kg，电缆重4kg/m，因此，需要一台：具有100HP以上功率、300m水深作业能力、5功能机械手、7功能机械手、水下机器人6的收放系统以及微光摄像头、声纳等设备的工作级水下机器人6执行相关工作：。根据以上因素，选择SMD生产的Quantum水下机器人(ROV)系统(功率为150HP、1500m水深能力，5功能机械手、7功能机械手、水下机器人(ROV)收放系统以及微光摄像头、声纳等设备)作为外加直流电阴极保护系统海上安装。

二、水下定位设备的选择

由于设计上要求将阳极安装到距离平台5导管架70m的海床上，误差小于以安装点为中心半径为15m的范围，同时，水下机器人6在水下工作时也需要进行定位，以便操作人员了解水下机器人6的实际位置。因此，需要在阳极吊装锁具以及水下机器人6上安装定位装置。

根据以上因素选择超短波水声定位系统(USBL)作为外加直流电阴极保护系统安装的定位工具，整个水下定位控制系统包括：USBL定位系统、水下机器人6控制室与船舶操作台显示、水下机器人6使用2个传感信标、船舶吊机33使用2个传感信标。超短波水声定位系统(USBL)定位的误差约为水深的2％(130m水深情况下误差在2-3m)，满足15m的误差范围。

本发明主要采用以下安装步骤：

第一步，将电缆8及阳极装船固定

如图2所示，首先，需要将4根电缆8(2根为一组，每根电缆长300m)从电缆滚筒2上转移到安装在DPII型动力定位船1上的125Te绞车12的绞车滚筒9上，再将电缆滚筒2安装到倒缆架21上；然后，将电缆头连接到绞车滚筒9的钢丝绳10上，开动125Te绞车12，逐渐将电缆8从电缆滚筒2上转移到绞车滚筒9上。具体步骤如下：

1)将4根电缆以2根为一组存储在原有的电缆滚筒2上，一共有两个电缆滚筒2，将电缆滚筒2分别安装到2个倒缆架21上。

2)在125Te绞车滚筒9的两侧安装钢丝绳10，然后，用钢丝绳10将电缆8从电缆滚筒2上缠绕到125Te绞车滚筒9上。

3)用码头吊机将2个阳极布置到动力定位船1的甲板上，并保证阳极的位置处于动力定位船1的A吊机3的吊装范围以内。最后，用角钢将阳极固定在甲板上。

4)由于电缆8的最小弯曲半径为1m，因此，在船尾安装一个半径3m的电缆下水桥11，以保证电缆8下水时不会过度弯曲。

5)将水下机器人6安装到船甲板4的2层平台上。

第二步，安装水下机器人电缆卡子7

如图3所示，需要在平台5上安装一台平台绞车24，同时，在平台吊机13的吊钩上安装定滑轮14，将平台绞车24的钢丝绳穿过定滑轮14，安装时，

①利用平台吊机13作为吊装水下机器人(ROV)电缆卡子7的支点；在水下机器人(ROV)电缆卡子7的两侧安装有吊耳15、卸扣16以及吊带22，作为吊装以及释放水下机器人(ROV)电缆卡子7的工具。在平台绞车24的钢丝绳上安装水下跟踪信标25，监测电缆卡子7在水下的位置。

②如图4所示，水下机器人(ROV)电缆卡子7由平台绞车24的钢丝绳吊装入水，由水下机器人6控制指挥绞车操作员将电缆卡子7下放到既定的安装位置；

③水下机器人6用两只机械手抓住电缆卡子7将电缆卡子7固定到平台的电缆护管上，完成电缆卡子7的固定。

④由水下机器人6解开卡子吊耳15上的卸扣16，释放平台绞车24的钢丝绳，并通知平台5将钢丝绳收回水面，准备进行下一个电缆卡子7的安装。

第三步，抽拉电缆8

如图5所示，完成水下机器人(ROV)电缆卡子7安装以后进行电缆8的抽拉。在平台甲板4上布置一台平台绞车24和定滑轮14，并将平台甲板4上平台绞车24的钢丝绳10放入水中，利用水下机器人6将钢丝绳10回收到动力定位船1的甲板4上，并与数根电缆的拖拉头18相连接。

如图6所示，动力定位船上1上的125Te大绞车逐渐放出电缆8，水下机器人6持续观察电缆8在水中的形态，并通知平台5方面慢慢收钢丝绳10将电缆8向平台5拖拉，动力定位船1上的125Te大绞车先放出15m电缆8，通知平台5方面向上拖拉15m，如此交替工作，直到电缆8通过电缆出口护管19到达平台5。持续抽拉电缆8直到电缆8达到平台5既定的位置时(到达平台变压器)，电缆8抽拉工作结束。

第四步，固定电缆8

①如图7、图8所示，电缆8抽拉到平台5设定位置-变压器26时，先将电缆头固定到变压器26位置，然后，开始固定水下电缆。

②由于电缆护管17有7度左右的倾斜度，电缆8和水下机器人(ROV)电缆卡子7之间会有一定的距离和角度，妨碍水下机器人6将电缆8推入水下机器人电缆卡子7中，因此，可通过移动船舶或者开动125Te大绞车来调整电缆8在水中的弧度，使电缆8尽量贴近安装在平台5电缆护管17上的电缆卡子7，以便水下机器人6将电缆8推进下卡子中。125Te大绞车不断的向外放出电缆8，水下机器人6将电缆8都推入电缆卡子17中并固定。

第五步，安装阳极

(1)如图9所示，直到125Te大绞车滚筒9上的电缆8都消耗完毕时，在电缆8的尾部安装电缆拖拉网套29，并利用手扳葫芦28将电缆8临时固定在甲板4的地锚上。此时，可以解开电缆头上与125Te大绞车的钢丝绳10，进行电缆8与阳极之间的连接。

(2)如图10所示，待阳极连接完毕，利用一根撑杆20将数个阳极同时吊起，并由船尾A吊机3吊入水中。本实施例：阳极为两个。

(3)如图11所示，首先，移船到阳极1的安装位置，A吊机3释放钢丝绳将两个阳极都放到海底，此时，用水下机器人6解开撑杆20上A、C绳索吊钩，释放阳极1，然后，A吊机3重新提起阳极2并保持阳极2距离海床30m水下机器人(ROV)观察，确保电缆与海床无摩擦即可。

(4)如图12所示，此后，动力定位船1继续以平台5的桩腿27为圆心，70m为半径旋转到阳极2的安装位置，此时，水下机器人6解开撑杆20上B绳索吊钩23，释放阳极2，最后，将撑杆20回收到动力定位船1的甲板上，整个安装过程结束。

安装后调查

外加直流电阴极保护系统安装完毕以后，用水下机器人6进行完工调查：检查水下机器人电缆卡子17的安装情况、检查水下电缆8的安装情况、检查阳极的安装情况、记录阳极安装位置坐标、记录电缆在海床上的路由。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种平台外加直流电阴极保护系统的安装方法，其特征在于：采用以下安装步骤：

第一步，将电缆及阳极装船固定

(1)将电缆从滚筒转移到动力定位船上的绞车滚筒上；

(2)将数个阳极固定到动力定位船甲板上；

第二步，安装水下机器人电缆卡子

①利用平台吊机作为吊装水下机器人电缆卡子的支点；

②吊装入水，将电缆卡子下放到既定的安装位置；

③将电缆卡子固定到平台的电缆护管上；

④释放并回收绞车的钢丝绳至水面，准备进行下一个电缆卡子的安装；

第三步，抽拉电缆

将平台甲板绞车上的钢丝绳放入水中，并将钢丝绳回收到动力定位船的甲板上与数根电缆的拖拉头相连接；动力定位船上绞车逐渐放出电缆，且平台方面慢慢收钢丝绳将电缆向平台拖拉，直到电缆到达平台设定位置时，电缆抽拉工作结束；

第四步，固定电缆

①当电缆抽拉到平台时，先将电缆头固定到平台设定位置上，然后，开始固定水下电缆；

②移动船舶调整电缆在水中的弧度，使电缆贴近安装在平台电缆护管上的卡子，绞车不断的向外放出电缆，水下机器人将电缆都推入电缆卡子中并固定；

第五步，安装阳极

(1)在电缆尾部安装电缆拖拉网套，并将电缆临时固定在甲板地锚上，解开电缆头上的钢丝绳，进行电缆与阳极之间的连接；

(2)待阳极连接完毕，将数个阳极同时吊入水中；

(3)移船到第一个阳极的安装位置，吊机释放钢丝绳将数个阳极都放到海底，解开撑杆上绳索吊钩，释放第一个阳极，然后，吊机依次重新提起下一个阳极；

(4)旋转移船到下一个阳极的安装位置后，由水下机器人解开绳索吊钩，释放下一个阳极，然后，回收撑杆到船舶甲板上。

2.根据权利要求1所述的平台外加直流电阴极保护系统的安装方法，其特征在于：所述第一步的具体步骤如下：

1)将电缆滚筒安装到倒缆架上；

2)在绞车滚筒的两侧安装钢丝绳，然后，用钢丝绳将电缆从电缆滚筒上缠绕到绞车滚筒上；

3)用吊机将数个阳极固定到动力定位船的甲板上，并使阳极的位置位于动力定位船的A吊机吊装范围以内；

4)在船尾安装有电缆下水桥；

5)将水下机器人安装到船甲板的平台上。

3.根据权利要求1所述的平台外加直流电阴极保护系统的安装方法，其特征在于：所述第二步中，电缆卡子的两侧安装有吊耳和卸扣，吊装时，电缆卡子由绞车钢丝绳吊装入水，且由水下机器人控制并指挥绞车操作员将电缆卡子下放到既定的安装位置；释放并回收绞车的钢丝绳至水面前，先解开电缆卡子吊耳上的卸扣。

4.根据权利要求1所述的平台外加直流电阴极保护系统的安装方法，其特征在于：所述第三步中，将钢丝绳回收到平台甲板上，并与数根电缆的拖拉头相连接以及动力定位船上绞车逐渐放出电缆的过程是由水下机器人进行控制；直到电缆通过电缆出口护管到达平台变压器位置时，电缆抽拉工作结束。

Images