CN107399412A - Mopu的建造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种MOPU的建造方法,包括:分段建造步骤:分别建造沉底箱分段、甲板盒分段以及桩腿分段,其中,桩腿分段包括底部桩腿分段、顶部桩腿分段以及多节中间桩腿分段;主船体建造步骤:以底部桩腿分段为基准,将各沉底箱分段合拢形成沉底箱并与底部桩腿分段固定,在沉底箱上合拢各甲板盒分段形成甲板盒,沉底箱及甲板盒构成主船体;下水步骤:主船体、顶部桩腿分段及各中间桩腿分段分别下水;桩腿合拢步骤:在底部桩腿分段上方合拢各中间桩腿分段及顶部桩腿分段。本发明中,沉底箱分段、甲板盒分段、桩腿分段可分别同时建造,合拢过程可避免大型吊装设备的使用,有效降低合拢风险,提高合拢的可操作性,减少劳动费用,具有良好的经济性。

Description

MOPU 的建造方法
技术领域
本发明涉及海洋工程装备建造领域,特别涉及一种MOPU的建造方法。
背景技术
MOPU(Mobile Offshore Production Unit)即移动岸外生产单位,是一个可移动的生产装置。在一些没有油管衔接,而浮式生产储油船又不适合停泊的边际油田,移动岸外生产单元就扮演着重要的角色。
如图1所示,MOPU是结构及功能非常复杂的平台,通常配置由三个或四个圆柱形立柱组成的桁架式桩腿,桩腿底部配置有一个钢沉底箱,桩腿顶部配置有甲板盒及相关生产单元。MOPU在工作时,沉底箱下放至海底,甲板盒爬升至桩腿顶部固定,通过甲板盒上的相关生产单元进行相应作业。
其中,该类具有大型桁架式桩腿结构的MOPU平台在建造时存在建造周期长,耗费人工多,高空作业大等问题,传统的桁架式海工平台主要采用以下两种方式:
一种是平台采用船台整体正造法,在船台以沉底箱分段为基准段,向上逐层建造沉底箱分段及甲板盒分段的方式完成主船体的建造,然后用多台履带吊将桩腿的钢管逐根安装,最后整体下水。
另一种是平台采用船台非整体正造法,船台建造阶段将沉底箱和甲板盒逐层建造构成主船体,桩腿划分为多个分段在其它场地建造,主船体和桩腿分段建造完成后,将主船体和桩腿均滑移下水,在海上漂浮状态使用大型海上浮吊,将各桩腿分段吊装逐节合拢。
上述传统的桁架式MOPU平台建造方法无异于陆地楼房建造或海上漂浮进行穿针引线,其中施工设备要求、船台周期、海况、安全生产、大型浮吊租赁档期都对平台建造形成很大的制约。
针对传统海工平台建造方法的不足,国外有一些厂家采用以下方法进行MOPU海工平台的建造:沉底箱、甲板盒和桩腿划分为多个分段,分别在不同的船台建造,其中以沉底箱为基准模块,甲板盒建造完成后,通过大型顶升运输设施将甲板盒整体转运至沉底箱甲板,并形成MOPU平台的主船体,主船体的甲板面围井四周安装液压提升装置及立柱,通过大型顶升运输设施将各桩腿分段转运至主船体附近,使用大型吊车或顶升运输装置将各桩腿分段顶升安装。MOPU平台完成舾装作业后整体下水;其缺点是整个过程将完全依赖于大型顶升运输设施和液压顶升设备,建造费用很高,且过程存在大量跨场地作业,严重影响建造公司的整体建造节奏。
因此,如何提升平台总体建造周期和重型桁架式桩腿分段的合拢技术,是MOPU平台建造的关键环节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MOPU的建造方法,解决现有技术中MOPU建造周期长、建造费用高的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种MOPU的建造方法,包括:分段建造步骤:分别建造沉底箱分段、甲板盒分段以及桩腿分段,其中,桩腿分段包括底部桩腿分段、顶部桩腿分段以及多节中间桩腿分段;主船体建造步骤:以底部桩腿分段为基准,将各沉底箱分段合拢形成沉底箱,在沉底箱上合拢各甲板盒分段形成甲板盒,沉底箱及甲板盒构成主船体,底部桩腿分段与主船体的沉底箱连接固定;下水步骤:主船体、顶部桩腿分段及各中间桩腿分段分别下水;桩腿合拢步骤:在底部桩腿分段上方合拢各中间桩腿分段及顶部桩腿分段。
优选地,所述桩腿合拢步骤具体为:将顶部桩腿分段提升至底部桩腿分段上方,依次将各中间桩腿分段合拢至顶部桩腿分段下方,并最后合拢至底部桩腿分段上。
优选地,所述依次将各中间桩腿分段合拢至顶部桩腿分段下方的步骤具体为:将第一节中间桩腿分段移动至顶部桩腿分段与底部桩腿分段的高度间隔内,将该中间桩腿分段临时定位于底部桩腿分段上,降下顶部桩腿分段至该中间桩腿分段处,对顶部桩腿分段与中间桩腿分段进行合拢形成上部桩腿段;对合拢形成的上部桩腿段进行提升,使其与底部桩腿分段之间具有高度间隔,按上一步骤将下一节中间桩腿分段合拢至上部桩腿段下方,重复该步骤直至完成所有中间桩腿分段的合拢。
优选地,所述桩腿合拢步骤还包括:在主船体上对应底部桩腿分段处安装提升装置,并利用该提升装置提升或下降顶部桩腿分段。
优选地,所述提升装置为液压提升装置。
优选地,所述桩腿合拢步骤中,在将顶部桩腿分段提升至底部桩腿分段上方之前,还包括:在主船体上安装导向定位装置,并利用该导向定位装置将顶部桩腿分段临时定位于底部桩腿分段上。
优选地,所述将顶部桩腿分段临时定位于底部桩腿分段的步骤具体为:将顶部桩腿分段牵引至指定位置,使用吊装设备将顶部桩腿分段起吊;将主船体牵引至顶部桩腿分段下方,使用吊装设备下放顶部桩腿分段至主船体上,利用导向定位装置将顶部桩腿分段临时定位于底部桩腿分段上。
优选地,在使用吊装设备将顶部桩腿分段起吊的步骤之前,还包括在船坞内试吊该顶部桩腿分段的步骤。
优选地,所述下水步骤包括:采用绞车将主船体、顶部桩腿分段及各中间桩腿分段分别牵引至下水驳船。
优选地,在所述下水步骤之前还包括下水前准备步骤:铺设滑道并设置绞车。
优选地,所述下水前准备步骤还包括对主船体、顶部桩腿分段及各中间桩腿分段进行有限元分析。
优选地,在所述有限元分析的步骤中,在分析结果显示桩腿分段吊装点或主船体甲板支撑区域不能满足强度要求时,还对不满足要求的区域进行局部加强处理。
优选地,所述下水前准备步骤与所述主船体建造步骤同步进行。
由上述技术方案可知,本发明的优点和积极效果在于:本发明中,沉底箱分段、甲板盒分段、桩腿分段可分别同时建造,在合拢过程中,以底部桩腿分段为基准进行沉底箱的合拢,再在沉底箱上对各甲板盒分段进行合拢,而后再进行桩腿分段的合拢,整个过程可避免大型吊装设备的使用,减少高空吊装作业次数,增加平台建造的安全性,有效降低合拢风险,提高合拢的可操作性,减少了劳动费用,具有良好的经济性。本发明MOPU的合拢过程可全部在船台和船坞内进行,不受浪涌的限制,合拢时间短,合拢精度高,完全满足国内外各船级社的建造要求。
进一步地,本发明中除底部桩腿分段外,其他桩腿分段采用由上而下的合拢方式完成合拢,可以克服现有技术中因吊装设备吊装高度和吊重不足而对桩腿合拢高度产生影响的缺陷。
附图说明
图1是本发明MOPU建造方法优选实施例的流程示意图。
图2是本发明MOPU建造方法优选实施例主船体建造步骤的过程示意图。
图3是本发明MOPU建造方法优选实施例桩腿合拢步骤的具体流程示意图。
图4是本发明MOPU建造方法优选实施例桩腿合拢步骤中顶部桩腿分段临时定位的过程示意图。
图5是本发明MOPU建造方法优选实施例桩腿合拢步骤中各桩腿分段合拢的过程示意图。
附图标记说明如下:10、船台;20、支撑装置;30、船坞;40、驳船;50、吊装设备;60、立柱;70、液压提升装置;80、滑道;3、主船体;5、甲板盒;51、甲板盒分段;6、沉底箱;61、沉底箱分段;7、桩腿;7a、上部桩腿段;71、底部桩腿分段;72、中下部桩腿分段;73、中上部桩腿分段;74、顶部桩腿分段。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化,其皆不脱离本发明的范围,且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用,而非用以限制本发明。
参阅图1,本发明较优实施例所提供的MOPU的建造方法包括:
S110、分段建造步骤:分别建造沉底箱分段、甲板盒分段以及桩腿分段,其中,桩腿分段包括底部桩腿分段、顶部桩腿分段以及多节中间桩腿分段;
S120、主船体建造步骤:以底部桩腿分段为基准,将各沉底箱分段合拢形成沉底箱,在沉底箱上合拢各甲板盒分段形成甲板盒,沉底箱及甲板盒构成主船体,底部桩腿分段与主船体的沉底箱连接固定;
S130、下水步骤:主船体、顶部桩腿分段及各中间桩腿分段分别下水;
S140、桩腿合拢步骤:在底部桩腿分段上方合拢各中间桩腿分段及顶部桩腿分段。
根据该建造方法,沉底箱分段、甲板盒分段可分别同时建造,在合拢过程中,以底部桩腿分段为基准进行沉底箱的合拢,再在沉底箱上对各甲板盒分段进行合拢,而后再进行桩腿分段的合拢,整个过程可避免大型吊装设备的使用。
其中,对于步骤S110,底部桩腿分段可在船台合拢区制作,以便于后续可直接在此基础上进行步骤S120。而沉底箱分段、甲板盒分段以及其他的桩腿分段可在分段区制作,沉底箱分段和甲板盒分段可在制作完成后再转移至船台合拢区。
步骤S120主船体的建造包括两个大的分步骤,即:S121、沉底箱分段合拢;以及,S122、甲板盒分段合拢。
参阅图2,根据步骤S121,沉底箱分段61合拢在船台10合拢区进行,此时,底部桩腿分段71已位于该区域。以底部桩腿分段71为基准,各沉底箱分段61大致地围合于底部桩腿分段71周围,各沉底箱分段61合拢完成即构成MOPU的沉底箱6。在沉底箱合拢过程中,还将沉底箱6与底部桩腿分段71连接固定。
仍然参阅图2,根据步骤S122,甲板盒分段51在沉底箱6的甲板面上进行合拢。较优地,在沉底箱6的甲板上布置支撑装置20,在支撑装置20上合拢各甲板盒分段51而形成甲板盒5。该支撑装置20可为坞墩,依据甲板盒5的结构形状并综合考虑强度等因素按需布置于沉底箱6上。沉底箱6及甲板盒5所形成的整体结构即构成主船体3。
甲板盒5合拢完成后,可进一步地在该船台上完成沉底箱6、甲板盒5的舾装安装工作。根据该步骤S120即完成了主船体3的合拢工作,接下来即可使主船体3、顶部桩腿分段以及中间桩腿分段下水后完成桩腿的合拢工作。因底部桩腿分段71与主船体3的沉底箱6相固定,在主船体3下水时,底部桩腿分段71即一同下水。
较优地,在步骤S140中,先将顶部桩腿分段提升至底部桩腿分段上方,再依次将各中间桩腿分段合拢至顶部桩腿分段下方,最后再将最下面的一节中间桩腿分段合拢至底部桩腿分段上。即:在桩腿合拢的过程中,按从上而下的方式进行合拢,克服现有技术中因吊装设备吊装高度和吊重不足而对桩腿合拢高度产生影响的缺陷。
较优地,步骤S140在将顶部桩腿分段提升至底部桩腿分段上方之前还包括:在主船体上安装导向定位装置,并利用该导向定位装置将顶部桩腿分段临时定位于底部桩腿分段上。
参阅图3和图4,具体地,上述过程包括步骤:
S141、将顶部桩腿分段74牵引至指定位置;该指定位置一般地可为船坞30,顶部桩腿分段74由下水驳船40搭载。
S142、使用吊装设备50将顶部桩腿分段74起吊一定的高度;顶部桩腿分段74的起吊高度应使得其下方与船坞30水面之间的距离能够容纳主船体3,吊装设备50一般地可为吊车,可以利用船厂船坞30附近本身存在的吊车,或事先进行准备。较优地,在正式起吊前,还可以在船坞30内先试吊该顶部桩腿分段74。顶部桩腿分段74上的吊装点可根据吊装设备50的参数选定。
S143、将主船体3牵引至顶部桩腿分段74下方;其中,该步骤中,尽量使主船体3上的底部桩腿分段71位于顶部桩腿分段74的正下方。导向定位装置(图中未示出)可在主船体3到位后进行安装,也可以在之前先安装好。
S144、使用吊装设备50下放顶部桩腿分段74至主船体3上,利用导向定位装置将顶部桩腿分段74临时定位于底部桩腿分段71上。
通过该过程,可以保证顶部桩腿分段74与底部桩腿分段71在一竖直线上,确保后续顶部桩腿分段74以及各中间桩腿分段的合拢精度。
参阅图3和图5,在步骤S140中,在顶部桩腿分段74临时定位于底部桩腿分段71上后,还在主船体3的主甲板围井四角处(即对应于底部桩腿分段71处)安装立柱60和液压提升装置70,后续将利用该液压提升装置70提升顶部桩腿分段74。
图5示意了共具有四节桩腿分段的MOPU的各桩腿分段的合拢过程。
四节桩腿分段依次为底部桩腿分段71、中下部桩腿分段72、中上部桩腿分段73和顶部桩腿分段74,其中,中下部桩腿分段72和中上部桩腿分段73统称为中间桩腿分段。
桩腿合拢的具体过程如下:
S145、利用液压提升装置70将顶部桩腿分段74提升至底部桩腿分段71上方一定高度处;此时,顶部桩腿分段74与底部桩腿分段71之间将具有一高度间隔,该高度间隔应大于中上部桩腿分段73的高度。
S146、将中上部桩腿分段73移动至顶部桩腿分段74与底部桩腿分段71的高度间隔内,将中上部桩腿分段73临时定位于底部桩腿分段71上,利用液压提升装置70降下顶部桩腿分段74至中上部桩腿分段73处,对顶部桩腿分段74与中上部桩腿分段73进行合拢形成上部桩腿段7a。中上部桩腿分段73与底部桩腿分段71的临时定位方式参照此前顶部桩腿分段74的临时定位方式。
S147、利用液压提升装置70对合拢形成的上部桩腿段7a整体进行提升,使得中上部桩腿分段73与底部桩腿分段71之间具有高度间隔;该高度间隔应大于中下部桩腿分段72的高度。
S148、将中下部桩腿分段72移动至中上部桩腿分段73与底部桩腿分段71的高度间隔内,并将中下部桩腿分段72临时定位于底部桩腿分段71,利用液压提升装置70降下上部桩腿段7a,对中下部桩腿分段72与中上部桩腿分段73进行合拢;最后再将中下部桩腿分段72与底部桩腿分段71进行合拢,即完成了整个桩腿7的合拢。
当桩腿被划分为具有五节以上的桩腿分段,即中间桩腿分段具有三节以上时,第三节及后续的中间桩腿分段的合拢均参照步骤S147和S148进行。
上述步骤S140,桩腿合拢的过程均在水上进行,可以便于主船体3与顶部桩腿分段74的定位,以及各中间桩腿分段72、73向主船体3上的运输。在上述步骤S141和步骤S143中,顶部桩腿分段74和主船体3可以是分别搭载于驳船40上,而后牵引至船坞30。而在步骤S146和步骤S148中,中上部桩腿分段73和中下部桩腿分段72亦可搭载于驳船40上,而后牵引至与主船体3对接,再通过驳船40上铺设的滑道80滑移至相应位置合拢。
主船体3、顶部桩腿分段74以及各中间桩腿分段72、73可均在步骤S130中采用绞车牵引至下水驳船40。
在步骤S130之前还包括S200下水前准备步骤,在该步骤S200中,可在主船体的外底板布置滑道并设置绞车以便牵引主船体下水,对于顶部桩腿分段及中间桩腿分段,则布置专用支撑及滑道,并同样设置绞车牵引下水。
较优地,步骤S200中,还对主船体、顶部桩腿分段及各中间桩腿分段进行有限元分析。进一步地,在分析结果显示桩腿分段吊装点或主船体甲板支撑区域不能满足强度要求时,还对不满足要求的区域进行局部加强处理。
步骤S200可以与S120主船体建造步骤同步进行,节省时间。
本发明的MOPU的建造方法相对于现有技术而言,至少具有如下优点:
1、缩短平台建造周期,钢沉底箱、甲板盒、桩腿分段可分别同时建造,提高了合拢操作性,减少了劳动费用,具有良好的经济性;
2、在船坞内利用吊装设备和液压提升设备对桩腿分段进行吊装和提升作业,减少高空吊装作业次数,增加了平台建造的安全性,有效的降低合拢风险;
3、采用吊车和液压提升设备合拢方式进行桩腿和主船体合拢且整个过程都在船坞内进行,不受浪涌的限制,合拢时间短,合拢精度高,完全满足国内外各船级社的建造要求。
4、除底部桩腿分段外,其它桩腿分段通过大型吊车和液压提升装置由上向下完成桩腿合拢,克服了因吊装设备吊装高度和吊重不足从而对桩腿合拢高度产生影响的缺陷。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明,但应当理解,所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质,所以应当理解,上述实施方式不限于任何前述的细节,而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释,因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种MOPU的建造方法,其特征在于,包括:
分段建造步骤:分别建造沉底箱分段、甲板盒分段以及桩腿分段,其中,桩腿分段包括底部桩腿分段、顶部桩腿分段以及多节中间桩腿分段;
主船体建造步骤:以底部桩腿分段为基准,将各沉底箱分段合拢形成沉底箱,在沉底箱上合拢各甲板盒分段形成甲板盒,沉底箱及甲板盒构成主船体,底部桩腿分段与主船体的沉底箱连接固定;
下水步骤:主船体、顶部桩腿分段及各中间桩腿分段分别下水;
桩腿合拢步骤:在底部桩腿分段上方合拢各中间桩腿分段及顶部桩腿分段。
2. 根据权利要求1所述的建造方法,其特征在于,所述桩腿合拢步骤具体为:
将顶部桩腿分段提升至底部桩腿分段上方,依次将各中间桩腿分段合拢至顶部桩腿分段下方,并最后合拢至底部桩腿分段上。
3. 根据权利要求2所述的建造方法,其特征在于,所述依次将各中间桩腿分段合拢至顶部桩腿分段下方的步骤具体为:
将第一节中间桩腿分段移动至顶部桩腿分段与底部桩腿分段的高度间隔内,将该中间桩腿分段临时定位于底部桩腿分段上,降下顶部桩腿分段至该中间桩腿分段处,对顶部桩腿分段与中间桩腿分段进行合拢形成上部桩腿段;
对合拢形成的上部桩腿段进行提升,使其与底部桩腿分段之间具有高度间隔,按上一步骤将下一节中间桩腿分段合拢至上部桩腿段下方,重复该步骤直至完成所有中间桩腿分段的合拢。
4. 根据权利要求3所述的建造方法,其特征在于,所述桩腿合拢步骤还包括:
在主船体上对应底部桩腿分段处安装提升装置,并利用该提升装置提升或下降顶部桩腿分段。
5. 根据权利要求4所述的建造方法,其特征在于,所述提升装置为液压提升装置。
6. 根据权利要求2所述的建造方法,其特征在于,所述桩腿合拢步骤中,在将顶部桩腿分段提升至底部桩腿分段上方之前,还包括:
在主船体上安装导向定位装置,并利用该导向定位装置将顶部桩腿分段临时定位于底部桩腿分段上。
7. 根据权利要求6所述的建造方法,其特征在于,所述将顶部桩腿分段临时定位于底部桩腿分段的步骤具体为:
将顶部桩腿分段牵引至指定位置,使用吊装设备将顶部桩腿分段起吊;
将主船体牵引至顶部桩腿分段下方,使用吊装设备下放顶部桩腿分段至主船体上,利用导向定位装置将顶部桩腿分段临时定位于底部桩腿分段上。
8. 根据权利要求7所述的建造方法,其特征在于,在使用吊装设备将顶部桩腿分段起吊的步骤之前,还包括在船坞内试吊该顶部桩腿分段的步骤。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的建造方法,其特征在于,所述下水步骤包括:采用绞车将主船体、顶部桩腿分段及各中间桩腿分段分别牵引至下水驳船。
10. 根据权利要求9所述的建造方法,其特征在于,在所述下水步骤之前还包括下水前准备步骤:铺设滑道并设置绞车。
11. 根据权利要求10所述的建造方法,其特征在于,所述下水前准备步骤还包括对主船体、顶部桩腿分段及各中间桩腿分段进行有限元分析。
12. 根据权利要求11所述的建造方法,其特征在于,在所述有限元分析的步骤中,在分析结果显示桩腿分段吊装点或主船体甲板支撑区域不能满足强度要求时,还对不满足要求的区域进行局部加强处理。
13. 根据权利要求10所述的建造方法,其特征在于,所述下水前准备步骤与所述主船体建造步骤同步进行。
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