CN103373446B - 导管架拆除船及拆除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导管架拆除船及拆除方法，导管架拆除船包括船体和翻板，翻板背面通过一根滚轴铰接于船体甲板与船体端面的交界处，翻板可绕滚轴在船体甲板与船体端面之间翻转，翻板的翻转角为钝角；还包括固定安装在船体甲板上的绞车、安装在翻板上端的定滑轮，以及穿设在定滑轮上的钢丝绳，钢丝绳的一端连接在绞车上，钢丝绳的另一端设有吊钩。本发明由于在导管架拆除船上设置了翻板和钢丝绳牵引系统，翻板既是吊装导管架的吊臂，又是导管架上船的滑道，在翻板和钢丝绳牵引系统的配合下，能够简单、有效地完成导管架的吊装、拖拉、装船过程，降低了导管架拆除的施工成本；更便于在有风浪的海上进行操作，对不同水深的适应性更好。

Description

导管架拆除船及拆除方法

技术领域

本发明涉及一种海上导管架的拆除装置，以及拆除导管架的方法。

背景技术

导管架平台作为一种浅水固定式海洋油气开发平台，在海洋油气开发中扮演重要角色，它由固定在海底的导管架和固定在导管架上端并高于海平面的平台构成。据统计，中国目前服役的导管架数量有几十座，其中有大量平台服役年限已经接近或超过设计寿命，以渤海海域老旧平台数量最多。一般海上导管架平台的设计寿命在20年左右，按照《海洋环境保护法》与《海洋石油平台弃置管理暂行办法》等法律法规的规定，导管架平台作业寿命到期后，如果没有其它用途，必须进行废弃拆除。

导管架平台的拆除工作也是一项复杂的海上作业，必须有专业的工程作业船来完成。世界上现有导管架拆除船一直由国外作业公司所拥有，国内尚无相关船只与作业单位。面对中国未来日益增长的导管架拆除需求，国内造船界与海洋工程界有必要联合起来，形成合力，自主开发建造导管架拆除船，参与到导管架拆除产业链中。相关主管部门也应该在发展该产业的过程中，推动与支持国内企业的在导管架拆除船的开发，以促进国内尽快具备导管架拆除产业的核心装备。

目前导管架拆除船的船型较多，常见的有单体船、双体船、半潜式船型等，起吊(抬升)系统有吊机式、桁架式等。导管架拆除工程船的作业周期长，费率高，目前导管架拆除费用视乎平台大小与拆除要求不同，其拆除费用在几百万到上亿美元，其中占最大比例的费用即为导管架拆除船的租金。

比如美国专利US5097786公开了一种海上导管架平台的拆除装置和拆除方法，它主要包括三部分：一个工作母船、一个平台提升驳船和一个半潜驳船，当工作母船与平台提升驳船组合使用时，可以用于拆除导管架上方的平台；而当工作母船与半潜驳船组合使用时，可以用于拆除导管架。半潜驳船上连接一个强壮的背板，背板的下端设有一个基座，背板的上端与工作母船相铰接，背板的底面与半潜驳船相连接，背板的顶面固定多个抓钩组件；半潜驳船的一端也与工作母船相铰接，半潜驳船内设有多个互相隔离的压载舱，每个压载舱可以由工作母船控制单独地进行压载或排空操作。在拆除导管架时，先使工作母船与半潜驳船靠近导管架；然后，针对每个压载舱以预设的速率进行压载，使半潜驳船缓慢下降沉入水中，直到所述基座落在海床上，此时半潜驳船大致呈竖直状态；将背板上的抓钩组件与导管架可靠连接；用工作母船沿远离导管架的方向拖动半潜驳船，直至导管架下面的桩腿从海床中拔出；最后，以不同的速率排空每个压载舱，使半潜船连同固定在背板顶面上的导管架一起浮上水面，恢复水平状态，完成导管架的拆除。

虽然该美国专利在拆除导管架时，其工作母船可以基本不承受竖向载荷，有利于其保持重心，操作比较安全。但它的缺点也是比较明显的，由于在拆除导管架时，半潜驳船及其上的背板基本上是以竖直状态与导管架的立面相贴合的，这样至少存在以下问题：一、要在有风浪的海上完成这种精确地贴合操作是非常困难的；二、由于背板的长度应该与导管架的高度基本上一致才能正常工作，这样，固定长度的背板就很难适应不同水深中导管架的拆除工作；三、半潜驳船及其压载控制系统的结构比较复杂、建造和使用成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种简单可靠、适应性好、操作性能强的导管架拆除船，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种导管架拆除船，包括以下部件：船体，具有一船体甲板和一船体端面；翻板，包括一上端、一下端、一正面和一背面，所述翻板背面通过一根滚轴铰接于船体甲板与船体端面的交界处，翻板可绕滚轴在船体甲板与船体端面之间翻转，翻板的翻转角为钝角；绞车，固定安装在所述船体甲板上；定滑轮，安装在所述翻板的上端；钢丝绳，穿设在所述定滑轮上，钢丝绳的一端连接在所述绞车上，钢丝绳的另一端设有吊钩。

优选地，当所述翻板翻转至与船体端面大致平行时，翻板下端延伸至水面以下。

优选地，所述翻板的下端可以伸缩。

优选地，所述船体甲板上还固定有导向滑轮，所述钢丝绳从导向滑轮下方穿过。

优选地，所述船体甲板上还设有固定滑道，当所述翻板翻转到船体甲板上时，翻板的上端与所述固定滑道对接。

优选地，在所述翻板与船体之间还设有用于阻止翻板转动的锁止机构。

优选地，在所述翻板背面或船体甲板上还设有减震缓冲机构，在船体甲板上设有用于防止翻板反弹的卡住机构。

优选地，所述翻板的正面设有导管架扶正导向机构。

进一步地，所述翻板由两根摇臂和连接在两根摇臂之间的多个液压油缸组成，所述两根摇臂可转动地连接在所述滚轴上且可沿所述滚轴横向滑动。

进一步地，所述导管架扶正导向机构由相对安装在两根摇臂上的滚轮座构成。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种导管架拆除方法。

所述方法包括以下步骤：

A.用一艘导管架拆除船靠近位于海上的导管架，所述导管架拆除船上包括一船体甲板和一船体端面，还包括可以在船体甲板与船体端面之间翻转的翻板，在翻板的上端安装有定滑轮，在船体甲板上安装有绞车，钢丝绳的一端卷绕在所述绞车上，钢丝绳的另一端绕过所述定滑轮并设有吊钩；

B.将所述翻板朝向所述导管架，钢丝绳下端的吊钩从翻板上端垂下后固定在导管架上；

C.用绞车拉紧钢丝绳，在水下将导管架的下端切断，使导管架脱离海床；

D.用绞车卷绕钢丝绳，将导管架拉起，使导管架的一个侧面与翻板的正面贴合并沿着翻板向翻板的上端滑动，翻板也缓慢翻转，翻板与船体甲板的夹角逐渐变小；

E.当导管架与翻板所构成的组合体的重心越过翻板的转动中心时，翻板快速翻转，连同导管架一起翻到船体甲板上，并将翻板固定在船体甲板上。

优选地，所述翻板与船体之间还设有锁止机构，在步骤C之前用锁止机构将翻板锁止；在导管架的下端切断后，解除锁止。

优选地，所述船体甲板上还设有固定滑道，在所述步骤E之后，继续完成以下两个步骤：

F.用钢丝绳继续拉动导管架，使导管架滑到固定滑道上；

G.当导管架从翻板上移开后，用钢丝绳的吊钩钩住翻板的下端，将翻板从船体甲板上松开，缓慢释放钢丝绳，使翻板在自重作用下向外翻转复位。

本发明由于在导管架拆除船上设置了翻板和钢丝绳牵引系统，翻板既是吊装导管架的吊臂，又是导管架上船的滑道，在翻板和钢丝绳牵引系统的配合下，能够简单、有效地完成导管架的吊装、拖拉、装船过程，降低了导管架拆除的施工成本；由于本发明在导管架拆除装船过程中，都在水下和船舶高度范围内施工，降低了海上施工的风险；由于本发明在拆除导管架之前，并不需要使翻板与导管架精确贴合，只要使钢丝绳与导管架可靠连接即可，这更便于在有风浪的海上进行操作，在吊装过程中，随着翻板与导管架角度的变化，它们会自然地贴合在一起；另外，按照本发明的工作原理，翻板只要有足够的导向长度即可，无需插到海底与海床接触，因此，本发明对不同水深中的导管架适应性更好。

附图说明

图1为本发明导管架拆除船的结构示意图。

图2为本发明导管架拆除船在翻板位于船体甲板上时的局部俯视图。

图3为本发明中锁止机构的示意图。

图4为本发明中卡住机构的示意图。

图5为本发明中导管架扶正导向机构的示意图。

图6-图10为本发明导管架拆除方法的步骤示意图。

图11为本发明中的翻板复位的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明一种导管架拆除船包括一船体1，船体1上具有一船体甲板11和一倾斜的船体端面12。在船体甲板11与船体端面12的交界处安装一根水平方向的滚轴7。翻板2包括一上端21、一下端22、一正面23和一背面24，翻板背面24可转动地铰接在滚轴7上，由于翻板2与滚轴7的铰接位置更靠近其上端21，因此在初始状态下，翻板2在其自重的作用下，会自然地翻转到船体端面12上(也就是与船体端面12呈大致平行的状态)；但在外力作用下，翻板2可绕滚轴7在船体甲板11与船体端面12之间翻转，翻板的翻转角α(见图6)为钝角。在翻板的上端21处安装有定滑轮33；钢丝绳3穿设在定滑轮33上，钢丝绳3的下端设有吊钩31，此处吊钩应作广义理解，它并不限于一钩形件，也可以是一环形件，或其它任何可以将钢丝绳3的下端与被吊物体可靠连接的手段；钢丝绳3的另一端连接在一绞车34上，绞车34固定安装在所述船体甲板11上。

作为本发明的优选实施方式，船体甲板11上最好还固定有导向滑轮32，所述钢丝绳3从导向滑轮32下方穿过，用于对钢丝绳3进行导向。另外，船体甲板11上还可以设置固定滑道4、卡住机构5和减震缓冲机构6，固定滑道4、卡住机构5和减震缓冲机构6的作用将在下文中进一步介绍。

如图2所示，翻板的一种优选结构是由两根摇臂25和连接在两根摇臂25之间的多个液压油缸27组成，其中两根摇臂25可转动地连接在所述滚轴7上并可沿滚轴7横向滑动，另有一根支柱26，支柱26的两侧各设有至少两个液压油缸27，液压油缸27的一端与支柱26固定连接，另一端与摇臂25固定连接。当液压油缸27伸缩时，可以带动两根摇臂25沿滚轴7横向滑动，从而调节两根摇臂25之间的距离，也就是调节翻板2的宽度。在翻板的正面、两根摇臂25上还设有导管架扶正导向机构8，在翻板与船体之间还设有用于阻止翻板转动的锁止机构9。

如图5所示，其中导管架扶正导向机构8的一种优选结构是由安装在两根摇臂上的滚轮座81、82构成，两个滚轮座81、82相对设置，其中设有多组滚轮，共同构成一个导向滑槽，可供导管架10在其中滑动，并防止导管架10在滑动过程中向两侧偏移。

如图3所示，锁止机构9的一种优选结构是在滚轴7的附近设置别挡92，别挡92固定在翻板2上，另外在滚轴7上设置可拆卸的别销91，当别销91插在滚轴7上时，由于别销91与别挡92产生干涉，从而阻止翻板2相对于船体1顺时针转动。

下面结合图6-图10说明本发明导管架拆除方法的具体步骤。

如图6所示，先用一艘导管架拆除船200靠近位于海上的导管架10，如前所述，导管架拆除船200上包括一船体甲板和一船体端面，还包括可以在船体甲板与船体端面之间翻转的翻板2，在翻板的上端安装有定滑轮，在船体甲板上安装有绞车34，钢丝绳3的一端卷绕在所述绞车34上，钢丝绳3的另一端绕过所述定滑轮并设有吊钩。

在初始状态下，翻板与船体端面大致呈平行状态，翻板下端延伸至水面以下。一种优选的结构是翻板的下端可以伸缩，比如其两根摇臂采用箱形梁结构，可以由液压缸来带动实现长度的伸缩。在不作业的状态下，翻板可以尽量缩短长度，避免了海上风浪对船舶稳定性的影响；在进行拆除作业之前，翻板可以向下伸长，以增加导向支撑长度。

如图6所示，调整船体的姿态，让翻板正对着导管架10，并尽量靠近，但无需精确贴合。将从翻板上端定滑轮上垂下的钢丝绳吊钩固定在导管架10上；然后转动绞车拉紧钢丝绳3，但不需要施加太大的拉力。

保持钢丝绳的拉紧状态，在水下将导管架10下端插入海床100内的桩腿切断，使导管架10脱离海床100。如果翻板与船体之间设有锁止机构9的话，在切割之前，最好先用锁止机构把翻板2锁死，防止翻板对导管架10产生推力，在切割过程中发生危险。

导管架的下端完全切断后，解除翻板的锁止状态，用绞车卷绕钢丝绳3，将导管架10拉起，此时，如图6所示，绞车34通过钢丝绳对翻板上端施加拉力F1，导管架10通过钢丝绳对翻板上端施加拉力F2、F3，在拉力F1、F2和F3的合力作用下，翻板2会缓慢地顺时针翻转，使导管架10的一个侧面与翻板2的正面贴合并沿着翻板向翻板的上端滑动，翻板2与船体甲板的夹角逐渐变小，如图7-9所示。

在吊装过程中，由于导管架的重量很大，导管架与翻板之间的摩擦力也会逐渐增大，而且在翻板转动过程中，导管架难免会发生侧滑，图5所示的导管架扶正导向机构利用滚轮可减小摩擦力，同时起到扶正导向作用。另外，由于导管架一般都是上小下大的梯形结构，而导管架扶正导向机构是固定在翻板上的，为了适应导管架在提升过程中的宽度变化，图2所示的翻板结构可以实现宽度的调节，使导管架扶正导向机构的宽度可以随导管架的提升而改变，保持对导管架的扶正导向作用。

如图10所示，当导管架10与翻板2所构成的组合体的重心越过翻板2的转动中心时，翻板2会快速翻转，连同导管架10一起翻到船体甲板11上。为了减轻翻板与船体甲板11相接触时的冲击，最好在船体甲板上设置减震缓冲机构6(见图1)，当然减震缓冲机构6也可以设置在翻板背面；同时，为了避免翻板与船体甲板接触再次反弹，在船体甲板上设有用于防止翻板反弹的卡住机构5(见图1)。一种卡住机构5的结构如图4所示，它包括一个固定在船体甲板上的卡槽51，在翻板的背面设置卡钩28，当翻板与船体甲板接触时，卡钩28正好嵌入卡槽51中且不能自动退出，从而将翻板固定在船体甲板上。当然，卡钩28可以在外力的作用下收拢并从卡槽51中脱出，实现解锁。

继续参照图10，至此已完成导管架10的拆除和装船过程，其后可以由导管架拆除船或其它船只将导管架10运回岸上。

进一步地，还可以在船体甲板11上设置固定滑道4(见图1)，在翻板2连同导管架10一起翻到船体甲板11上后，翻板的上端正好与所述固定滑道4对接，继续用钢丝绳拉动导管架，使导管架滑到固定滑道4上。

参照图11，当导管架10从翻板上移开后，可以用钢丝绳3的吊钩钩住翻板2的下端22，解锁卡住机构(如果有的话)，将翻板从船体甲板上松开，缓慢释放钢丝绳2，使翻板2在自重作用下向外翻转复位，回到与船体端面大致平行的初始状态，以便于船的航行或准备进行下一次拆除作业。

Claims (12)

1.一种导管架拆除船，其特征是，包括以下部件：

船体（1），具有一船体甲板（11）和一船体端面（12）；

翻板（2），包括一上端（21）、一下端（22）、一正面（23）和一背面（24），所述翻板背面（24）通过一根滚轴（7）铰接于船体甲板（11）与船体端面（12）的交界处，翻板（2）可绕滚轴（7）在船体甲板（11）与船体端面（12）之间翻转，翻板（2）的翻转角为钝角，所述翻板（2）由两根摇臂（25）和连接在两根摇臂之间的多个液压油缸（27）组成，所述两根摇臂（25）可转动地连接在所述滚轴（7）上且可沿所述滚轴（7）横向滑动；

绞车（34），固定安装在所述船体甲板（11）上；

定滑轮（33），安装在所述翻板的上端（21）；

钢丝绳（3），穿设在所述定滑轮（33）上，钢丝绳（3）的一端连接在所述绞车（34）上，钢丝绳（3）的另一端设有吊钩（31）。

2.根据权利要求1所述的导管架拆除船，其特征是，当所述翻板（2）翻转至与船体端面（12）大致平行时，翻板下端（22）延伸至水面以下。

3.根据权利要求1所述的导管架拆除船，其特征是，所述翻板的下端（22）可以伸缩。

4.根据权利要求1所述的导管架拆除船，其特征是，所述船体甲板（11）上还固定有导向滑轮（32），所述钢丝绳（3）从导向滑轮（32）下方穿过。

5.根据权利要求1所述的导管架拆除船，其特征是，所述船体甲板（11）上还设有固定滑道（4），当所述翻板（2）翻转到船体甲板（11）上时，翻板（2）的上端与所述固定滑道（4）对接。

6.根据权利要求1所述的导管架拆除船，其特征是，在所述翻板（2）与船体之间还设有用于阻止翻板（2）转动的锁止机构（9）。

7.根据权利要求1所述的导管架拆除船，其特征是，在所述翻板（2）背面或船体甲板（11）上还设有减震缓冲机构（6），在船体甲板（11）上设有用于防止翻板反弹的卡住机构（5）。

8.根据权利要求1所述的导管架拆除船，其特征是，所述翻板（2）的正面设有导管架扶正导向机构（8）。

9.根据权利要求8所述的导管架拆除船，其特征是，所述导管架扶正导向机构（8）由相对安装在两根摇臂（25）上的滚轮座（81、82）构成。

10.一种导管架拆除方法，其特征是，包括以下步骤：

A.用一艘导管架拆除船靠近位于海上的导管架，所述导管架拆除船上包括一船体甲板和一船体端面，还包括可以在船体甲板与船体端面之间翻转的翻板，在翻板的上端安装有定滑轮，在船体甲板上安装有绞车，钢丝绳的一端卷绕在所述绞车上，钢丝绳的另一端绕过所述定滑轮并设有吊钩；

B.将所述翻板朝向所述导管架，钢丝绳下端的吊钩从翻板上端垂下后固定在导管架上；

C.用绞车拉紧钢丝绳，在水下将导管架的下端切断，使导管架脱离海床；

D.用绞车卷绕钢丝绳，将导管架拉起，使导管架的一个侧面与翻板的正面贴合并沿着翻板向翻板的上端滑动，翻板也缓慢翻转，翻板与船体甲板的夹角逐渐变小；

E.当导管架与翻板所构成的组合体的重心越过翻板的转动中心时，翻板快速翻转，连同导管架一起翻到船体甲板上，并将翻板固定在船体甲板上。

11.根据权利要求10所述的导管架拆除方法，其特征是，所述翻板与船体之间还设有锁止机构，在步骤C之前用锁止机构将翻板锁止；在导管架的下端切断后，解除锁止。

12.根据权利要求10所述的导管架拆除方法，其特征是，所述船体甲板上还设有固定滑道，在所述步骤E之后，继续完成以下两个步骤：

F.用钢丝绳继续拉动导管架，使导管架滑到固定滑道上；

G.当导管架从翻板上移开后，用钢丝绳的吊钩钩住翻板的下端，将翻板从船体甲板上松开，缓慢释放钢丝绳，使翻板在自重作用下向外翻转复位。