CN103422483A

CN103422483A - 浅水导管架浮托安装的方法

Info

Publication number: CN103422483A
Application number: CN2013103633209A
Authority: CN
Inventors: 詹姆士李军; 钟文军; 尹汉军; 张孝卫
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; Offshore Oil Engineering Co Ltd
Current assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; Offshore Oil Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-08-20
Also published as: CN103422483B

Abstract

一种浅水导管架浮托安装的方法，采用以下步骤：一：将导管架安装在运输船上，并将数组气囊结构安装在导管架上；运输过程中，将气囊结构充满气体；二：运输船在将导管架运输至安装地点后，并在入水前，对漏气的气囊结构进行补漏充气；三：导管架入水后，选择性的逐步对数组气囊结构进行放气，并控制导管架下落直至达到海底，并坐底；四：进行打桩、灌浆和桩与导管架连接的安装工作；五：导管架安置完毕后，将所有气囊结构放气，并与导管架解脱后回收。本发明通过使用气囊增加导管架浮力的方式，只需要采用传统的运输船，便可以完成浅水导管架的运输和现场卸载作业，不仅节约了船舶资源，缩短海上安装的施工工期，大大降低了海上安装的成本。

Description

浅水导管架浮托安装的方法

技术领域

本发明涉及导管架的安装方法，尤其涉及一种利用气囊来增加导管架浮力，用以实现浅水导管架浮托安装的方法。属于海洋工程技术领域。

背景技术

随着海洋工程建设的迅速发展，海洋工程结构物的体积和重量也在不断增加，而构成平台上层组块及下部支撑的导管架的重量也越来越重。

目前，采用浮托法对于大型上层组块的海上安装、已很好地解决了大型上层组块安装的难题，但对大型导管架的安装却遇到了新的难题。

目前，在风浪不大的浅水中，对于导管架的安装，通常是采用吊装方式来完成。而对大型导管架而言，进行海上吊装作业，需要使用大型海上浮吊船。而每次使用大型浮吊船的动复员费就会超过几千万元，如果导管架的重量超过了单一浮吊船的能力时，就需要采用双浮吊船，这样一来，海上吊装作业所需的费用将更大。而且，由于浮吊船的资源有限，浮吊船的调配经常是处于紧张状态，从而，有可能导致海上安装施工工期的延误。

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，而提供一种浅水导管架浮托安装的方法，其通过使用气囊增加导管架浮力的方式，只需要采用传统的运输船，便可以完成浅水导管架的运输和现场卸载作业，不仅节约了船舶资源，缩短海上安装的施工工期，大大降低了海上安装的成本。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种浅水导管架浮托安装的方法，其特征在于：采用以下安装步骤：

第一步：将导管架安装在运输船上，并将数组气囊结构安装在导管架上；

运输过程中，将气囊结构充满气体；

第二步：运输船在将导管架运输至安装地点后，并在入水前，对漏气的气囊结构进行补漏充气；

第三步：导管架入水后，选择性的逐步对数组气囊结构进行放气，并控制导管架下落直至达到海底，并坐底；

第四步：进行打桩、灌浆和桩与导管架连接的安装工作；

第五步：导管架安置完毕后，将所有气囊结构放气，并与导管架解脱后回收。

所述运输船为半潜式运输船或下水驳船。

所述运输船为半潜式运输船时的具体安装步骤如下：

一、将导管架安装在半潜式运输船上，并将数组气囊结构安装在导管架的杆件及半潜式运输船的甲板之间；同时，在半潜式运输船的甲板上安装数个稳性浮筒；此时，安装在导管架的杆件之间的气囊结构在运输过程中充满气；安装在导管架与半潜式运输船甲板之间的气囊结构在运输过程中不充气；

二、半潜式运输船下潜准备：半潜式运输船在将导管架运输至安装地点后，半潜式运输船的甲板下潜入水前，在对漏气的气囊结构进行补漏充气的同时，将安装在导管架与半潜式运输船甲板之间的气囊结构充满气体；此时，整个导管架被气囊托起，并与甲板之间产生间隙；

三、控制半潜式运输船入水，在气囊结构浮力的作用，整个导管架被海水托起，此时，导管架与半潜式运输船的甲板完全分离；

四、启用起吊船的吊机，将导管架吊起，并移至安装位置；

五、保持吊机的钩头力，并选择性的逐步对一些气囊结构进行放气，控制导管架直至达到海底，并坐底；

六、进行打桩、灌浆和桩与导管架连接的安装工作；

七、导管架安置完毕后，将气囊结构与导管架解脱，并回收。

所述运输船为下水驳船时的安装步骤如下：

①将导管架安装在下水驳船上；并将拖轮及摇臂分别设置在下水驳船的船艏及甲板尾部；且将数组气囊结构安装在导管架的杆件之间；此时，所有气囊结构在运输过程中充满气；

②将导管架运输至安装地点后，对漏气的气囊结构进行补漏充气；然后，增加下水驳船艉部的吃水，在导管架达到设定的下水纵倾角后，将导管架滑移下水；

③启用起吊船的吊机，将导管架吊起并移至安装地点；

④选择性的逐步对一些气囊结构进行放气，控制导管架直至达到海底，并坐底；

⑤ 进行打桩、灌浆和桩与导管架连接的安装工作；

⑥将所有气囊结构进行放气，导管架安置完毕后，将气囊结构与导管架解脱，并回收。

所述导管架为：敞开式导管架结构，导管架的上端为：大开口的形式，底部设有水下框架，水下框架上设有数个水平层；水平层是由数个与设在两侧的导管架主腿相连接的水平杆件及数个连杆连接构成。

所述气囊结构是通过限制结构将数个气囊连接为一体，并构成一组气囊结构。

所述限制结构为软性索具；该软性索具为绑扎绳，通过绑扎绳缠绕绑扎的形式，将数个气囊绑扎为一体。

所述限制结构为导管架的杆件，即：将气囊结构固定安装在导管架间的杆件之间，使导管架的杆件形成对数组气囊结构的限制结构。

所述气囊为两种，一种是中部为桶状结构，两端各安装一锥形封头，锥形封头的端部安装有吊环、气阀、气压表；另一种是中部为桶状结构，两端各安装一锥形封头，锥形封头的端部安装有吊环、气阀、气压表，且在中部的桶状结构上设置有数个便于绑扎的“耳朵”。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其通过使用气囊增加导管架浮力的方式，只需要采用传统的运输船，便可以完成浅水导管架的运输和现场卸载作业，不仅节约了船舶资源，缩短海上安装的施工工期，大大降低了海上安装的成本。

下面结合附图和实施举例来对本发明做进一步说明。

附图说明：

图1A为本发明气囊结构平面示意图。

图1B为本发明气囊局部结构放大示意图。

图1C为本发明带“耳朵”的气囊结构平面示意图。

图2A为本发明用于组块浮托浅水导管架的三维示意图。

图2B为本发明用于组块浮托浅水导管架的侧视图。

图2C为本发明用于组块浮托浅水导管架的主视图。

图2D为本发明用于组块浮托浅水导管架的俯视图。

图3A为本发明气囊在导管架底层安置位置的侧视图。

图3B为本发明气囊在导管架底层安置位置的主视图。

图4A为本发明气囊平铺在导管架水平层固定形式侧视图。

图4B为本发明气囊平铺在导管架水平层固定形式主视图。

图5A为本发明气囊和导管架二根水平构件绑扎形式的主视图。

图5B为本发明气囊和导管架一根水平构件绑扎形式的主视图。

图6A为本发明气囊和导管架垂直主腿绑扎形式的侧视图。

图6B为本发明气囊和导管架斜的主腿绑扎形式的侧视图。

图7A为本发明气囊安装完毕后，导管架在半潜式运输船甲板上位置的平视图。

图7B为本发明气囊安装完毕后，导管架在半潜式运输船甲板上位置的侧视图。

图7C为本发明气囊安装完毕后，导管架在半潜式运输船甲板上位置的主视图。

图7D为本发明半潜式运输船下潜后，导管架在甲板上的位置示意图。

图8A为本发明导管架被浮吊船钩头初始吊起后的状态侧视图。

图8B为本发明导管架初始坐底状态的侧视图。

图8C为本发明导管架在起吊索具解脱后的状态侧视图。

图9A为本发明气囊安装完毕后，导管架在下水驳船甲板上的位置平视图。

图9B为本发明安装气囊完毕导管架在下水驳船甲板上位置的侧视图。

图9C安装气囊完毕导管架在下水驳船甲板上位置的主视图。

图中主要标号说明：

1. 气囊、2. 桶状结构、3. 封头、4.吊环、5.堵头、6.气阀、7.气压表、8.耳朵、9.导管架、10.限制结构、11.水平杆件、12. 软性索具、13.导管架主腿、14.吊点、15.稳性浮筒、16.水平面、17.海底、18.下水驳船、19.摇臂、20.拖轮、21.吊机、22.钩头、23.起吊索具、24. 半潜式运输船。

具体实施方式

如图1A——图1C所示，为了实施本发明，其所采用的气囊1为两种，一种是中部为桶状结构2，两端分别通过连接部-堵头5各连接一锥形封头3，锥形封头3的端部安装有吊环4；气囊1一端上安装有气阀6、气压表7。

另一种是与上述气囊1的结构相同，只是在中部的桶状结构2上设置有数个耳朵8。

如图2A至图2D所示，本发明所采用的导管架9结构为：敞开式导管架结构，导管架9的上端为：用于安装上层组块的大开口的形式，导管架9的底部设有水下框架，水下框架上设有数个水平层，水平层是由数个与设在两侧的导管架主腿13相连接的水平杆件11及数个连杆连接构成。其中，导管架主腿13为：直腿或斜腿。

如图3A至图3B所示，将数个气囊1通过限制结构10连接为一体，并构成一组气囊结构，将数组气囊结构分别固定安装在导管架9间的杆件之间，使导管架9的杆件形成对数组气囊结构的限制结构；

如图4A至图4B所示，气囊1与导管架9的数个水平层固定形式包括:

将数个气囊1通过限制结构10连接为一体，并构成一组气囊结构，将数组气囊结构分别固定安装在导管架9的数个水平层上；

采用上述方法的优点是：在对导管架结构做出修改后，导管架结构和气囊1表面可以形成一定的空间，并对充气后膨胀的气囊1自动形成约束。当将导管架9安装完成后，通过对气囊1进行放气，便可顺利地将气囊1从这个被约束的空间中的抽出、回收和再利用。

上述限制结构10另一种形式为：软性索具12，本实施例：软性索具12为绑扎绳。

如图5A至图5B所示，将数组气囊结构中的气囊1与导管架9的水平杆件11的固定形式包括:利用设在气囊1的囊体表面上数个耳朵 8及水平杆件11上的二个吊点14，并采用软性索具12绑扎的方式，将气囊1与水平杆件11上的二个吊点14绑扎在一起；其中，绑扎方式包括两种：一种是：利用设在一根水平杆件11上两个吊点14与气囊1上的耳朵 8缠绕的绑扎形式，将气囊1与导管架9的水平杆件11的固定在一起；二种是：利用设在二根水平杆件11上的二个吊点14与气囊1上的耳朵8缠绕绑扎形式，与二根水平杆件11的缠绕绑扎在一起。

如图6A至图6B所示，数组气囊结构中的气囊1与导管架主腿13的固定形式包括: 采用软性索具12绑扎的方式，将气囊1与导管架主腿13绑扎在一起；本实施例：软性索具12为绑扎绳，绑扎绳的形式最好为宽扁带，柔性材质，两头带有钩子，长度可调。绑扎时，利用设在导管架主腿13上的数个吊点14及设在气囊1上的数个耳朵8，并通过绑扎绳将气囊1与导管架主腿13的吊点14缠绕绑扎在一起。其中，导管架主腿13可为直腿或斜腿，其绑扎形式相同。

采用上述方法的优点是：气囊1和导管架主腿13上的数个吊点14之间，可以通过气囊1上的耳朵8和钢性索具进行绑扎，再通过与设在导管架主腿13上的数个吊点14进行固定，吊点14通常沿长度方向间隔为3—5米进行设置。在气囊1的中间部分采用软性索具12通过耳朵8与导管架主腿13进行绑扎。当导管架9安装完毕后，先将气囊1放气，并将软性索具12切断，以便于气囊1的回收。当底部软性索具12在水下时，利用潜水员或水下机器人（ROV）进行水下切割。

如图7A至图7D所示，本发明采用以下安装步骤：

第一步：将导管架9安装在半潜式运输船24上，并在半潜式运输船24的甲板上安装数个稳性浮筒 15；本实施例的导管架9 安置在半潜式运输船24 的艉部，稳性浮筒 15则安置在导管架9的前面，用以保持半潜式运输船24的底部下潜至水平面 16以下时的稳定性；另外，将数组由绑扎绳绑扎在一起的气囊1构成的气囊结构安装在敞开式导管架9的杆件之间，这些气囊1在运输过程中充满气；同时，将数组由绑扎绳绑扎在一起的气囊1构成的气囊结构安装在敞开式导管架9的底部水平杆件11与半潜式运输船24的甲板之间；这些气囊1在运输过程中不充气，而是在半潜式运输船24的甲板下潜入水前，再充满气体，从而将整个导管架9托起，并与甲板之间产生间隙；这些组气囊1在半潜式运输船24下潜入水后，具有将导管架9浮起的功能，以减少可能出现的碰撞力；导管架9 的主腿13在运输过程中是坐在支撑垫子上。

第二步：半潜式运输船下潜准备；

半潜式运输船24在将导管架9运输至安装地点后，半潜式运输船24的甲板下潜入水前，在对漏气气囊结构进行补漏充气的同时，将安装在导管架9与半潜式运输船24甲板之间的气囊结构充满气体；此时，气囊结构在气压力的作用下，整个导管架9被托起，并与甲板之间产生间隙；

第三步：控制半潜式运输船24入水，在气囊结构浮力的作用，整个导管架9被海水托起，此时，导管架9与半潜式运输船24的甲板完全分离；

第四步：如图8A所示，启用起吊船的吊机21，并通过设在吊机21上的钩头22与预先安置在导管架9顶部的起吊索具23相连，将导管架9吊起，在达到设计的吊头力后，再移至安装位置；

第五步：如图8B所示，将导管架9放至海底17；

① 导管架9入水后，保持吊机 21钩头22的吊力，并选择性的逐步对一些气囊1进行放气，以增加导管架9 的吃水，控制导管架9下落达到海底17并坐底；

② 将所有气囊1放气，以使导管架9达到坐底稳性所需要的坐底重量；第六步：进行打桩，灌浆和桩与导管架连接的安装工作；

第七步：如图8C所示，导管架9安置完毕后，将气囊1、起吊索具23与导管架9解脱，并回收。

本发明的另一种安装步骤如下：

第一步：如图9A至图9C所示，将导管架9安装在下水驳船 18上；

⑴将拖轮 20及摇臂19分别设置在下水驳船 18的船艏及甲板尾部；

⑵将导管架9安装在下水驳船18的甲板尾部，并压在摇臂19上；其中，将数组由绑扎绳绑扎在一起的气囊1构成的气囊结构安装在敞开式导管架9的杆件之间；此时，所有气囊1在运输过程中充满气，在下水驳船18到达安装地点后，必要时对漏气的气囊1再充气；

第二步：下水驳船18在将导管架9运输至安装地点后；通过增加下水驳船18艉部的吃水，以达到导管架9设计下水的纵倾角，然后，将导管架9滑移下水；此时，如导管架9滑移摩擦力比预设值大时，可借用拖船的拉力来帮助启动导管架9滑移下水；在气囊1浮力的作用下，导管架9将自动浮在水中；

第三步：导管架9入水后，启用起吊船吊机21，将设在吊机21上的钩头22与预先安置在导管架9顶部的起吊索具23相连，当导管架9被吊起，并达到设计的吊头力后，再移至安装位置；然后，再选择性的逐步对一些气囊1进行放气，以增加导管架9 的吃水，最终达到海底17并坐底；

第四步：将所有气囊1放气，以使导管架9达到坐底稳性所需要的坐底重量；

第五步：进行打桩，灌浆和桩与导管架连接的安装工作；

第六步：导管架9安置完毕后，将气囊1、起吊索具23、与导管架9解脱，并回收。

本发明利用气囊的特性，在导管架浮托安装中具有以下优点：

a) 提供浮力：即：在导管架9底层水平放置多个气囊1以提供足够的浮力；

b) 提供稳定性：即：在每个直立的导管架主腿13边上安置多个垂直放置的气囊1，以增加水平面的方法来增加浮体的稳定性；

c) 气囊1在使用中本身就是一个软垫子，所以，它可以作为一个减缓碰撞力的装置；

d）提供安全性：即：这种安装方法不论在提供浮力和提供稳性的过程中都是使用了多个（20—100个）气囊1，这种多个气囊1的使用，给导管架9安装提供了很大的安全性。这是因为，其中，任何一、二个气囊的损坏对整个导管架9的浮托安装的影响都是非常有限的。当一个气囊破损时（损失的浮力通常小于储备浮力的0.5%），可将对角线相对应的气囊1也放气，这样，可以使导管架能继续保持平浮并保持足够储备浮力。在传统水平自浮和下水后自浮的规范中、对储备浮力的要求通常是在8%—12%；而在气囊方法的应用中、储备浮力通常可达到20%以上。这与传统自浮和下水规范中对储备浮力的要求相比，大大增加了安装工程中的安全性。

上述气囊1为现有技术，未作说明的技术为现有技术。

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

1.一种浅水导管架浮托安装的方法，其特征在于：采用以下安装步骤：

第一步：将导管架安装在运输船上，并将数组气囊结构安装在导管架上；运输过程中，将气囊结构充满气体；

第四步：进行打桩、灌浆和桩与导管架连接的安装工作；

2.根据权利要求1所述的浅水导管架浮托安装的方法，其特征在于：

所述运输船为半潜式运输船或下水驳船。

3.根据权利要求2所述的浅水导管架浮托安装的方法，其特征在于：

所述运输船为半潜式运输船时的具体安装步骤如下：

四、启用起吊船的吊机，将导管架吊起，并移至安装位置；

六、进行打桩、灌浆和桩与导管架连接的安装工作；

4.根据权利要求2所述的浅水导管架浮托安装的方法，其特征在于：所述运输船为下水驳船时的安装步骤如下：

② 将导管架运输至安装地点后，对漏气的气囊结构进行补漏充气；然后，增加下水驳船艉部的吃水，在导管架达到设定的下水纵倾角后，将导管架滑移下水；

③启用起吊船的吊机，将导管架吊起并移至安装地点；

⑤ 进行打桩、灌浆和桩与导管架连接的安装工作；

⑥ 将所有气囊结构进行放气，导管架安置完毕后，将气囊结构与导管架解脱，并回收。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的浅水导管架浮托安装的方法，其特征在于：所述导管架为：敞开式导管架结构，导管架的上端为：大开口的形式，底部设有水下框架，水下框架上设有数个水平层；水平层是由数个与设在两侧的导管架主腿相连接的水平杆件及数个连杆连接构成。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的浅水导管架浮托安装的方法，其特征在于：所述气囊结构是通过限制结构将数个气囊连接为一体，并构成一组气囊结构。

7.根据权利要求6所述的浅水导管架浮托安装的方法，其特征在于：所述限制结构为软性索具；该软性索具为绑扎绳，通过绑扎绳缠绕绑扎的形式，将数个气囊绑扎为一体。

8.根据权利要求6所述的浅水导管架浮托安装的方法，其特征在于：所述限制结构为导管架的杆件，即：将气囊结构固定安装在导管架间的杆件之间，使导管架的杆件形成对数组气囊结构的限制结构。

9.根据权利要求6所述的浅水导管架浮托安装的方法，其特征在于：所述气囊为两种，一种是中部为桶状结构，两端各安装一锥形封头，锥形封头的端部安装有吊环、气阀、气压表；另一种是中部为桶状结构，两端各安装一锥形封头，锥形封头的端部安装有吊环、气阀、气压表，且在中部的桶状结构上设置有数个便于绑扎的“耳朵”。