孫慶輝 樊繼垚 周楊 李翔 （海洋石油工程股份有限公司天津市塘沽區(qū) 300452）

DP船海管鋪設(shè)應對內(nèi)波流方案淺析

孫慶輝 樊繼垚 周楊 李翔 （海洋石油工程股份有限公司天津市塘沽區(qū) 300452）

當海水密度上下分布不均勻時，尤其是在海水出現(xiàn)躍層，兩層海水的相對密度值大于0.1%時，在外力擾動下，就會在兩層海水界面上產(chǎn)生內(nèi)波。內(nèi)波流對于海洋工程中DP船海管鋪設(shè)工作的影響極為嚴重，流速較大的內(nèi)波流常導致海管斷裂事故的發(fā)生。本文以荔灣3-1深水海管項目為依據(jù)，介紹了DP鋪管船在應對南海內(nèi)波流現(xiàn)象時采取的應急措施，分析研究該方法在進一步應用中的可行性及局限性。

內(nèi)波流；DP；海管鋪設(shè)；失位

一、概述

荔灣3-1氣田位于香港東南約340公里處的29/26區(qū)塊，所在海域最大水深1500米。荔灣深水海管項目主要工作為鋪設(shè)一條長度78.9km 6”M EG 海底管線，作業(yè)水深190-1400米，由深水D P起重鋪管船H YSY 201鋪設(shè)。

圖1 荔灣氣田布置圖

D P（動力定位）鋪管船不同于國內(nèi)普遍使用的錨系浮吊鋪管船，其具有自航能力，并通過動力定位系統(tǒng)來固定船位。D P船良好的機動性以及無需起拋錨作業(yè)的優(yōu)點使其在鋪管作業(yè)時效率提升，并且突破了水深條件對作業(yè)能力的限制。但是，D P船的推進器在抵抗風、浪、流等環(huán)境因素時存在一定的能力范圍，超出該極限船舶將發(fā)生失位，無法進行正常鋪管作業(yè)，甚至導致管線屈曲、斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。

內(nèi)波流作為中國南海經(jīng)常出現(xiàn)的海洋現(xiàn)象對D P鋪管船的施工作業(yè)有著嚴重的消極影響。由荔灣項目現(xiàn)場環(huán)境資料可知，內(nèi)波流在6至9月出現(xiàn)頻率最高。

圖2 內(nèi)波流現(xiàn)場拍攝畫面

二、內(nèi)波流監(jiān)控方法

圖3 雷達對內(nèi)波流的監(jiān)控畫面

荔灣深水項目對南海內(nèi)波流首次進行實時監(jiān)控，項目中使用D P船測流設(shè)備監(jiān)測和雷達掃描監(jiān)測兩種方法對內(nèi)波流提前發(fā)現(xiàn)及應對，確保海管鋪設(shè)施工安全。

根據(jù)水文資料，內(nèi)波流方向一般從東南向西北流動，項目組制定使用HYSY 698作為內(nèi)波流監(jiān)測船，在H YSY 201東南方向20海里處對水下10m、20m、30m、40m、50m進行流速測量，每10秒記錄一次，每10分鐘向HYSY 201匯報一次，并且有大于1.4節(jié)的海流時向201匯報，201開始進行應對措施。

三、內(nèi)波流應急處理方案

荔灣深水項目委托K ongsberg公司對HYSY 201的D P能力進行分析計算，得出船舶在抵抗不同方向來流的最大流速。同時由Saipem公司根據(jù)所鋪設(shè)管線數(shù)據(jù)，結(jié)合緩鋪與海管疲勞計算分析得出鋪管狀態(tài)下HYSY 201船位最大偏移量。

圖4 HYSY 201船D P能力分析示意圖

如果內(nèi)波流流速在鋪管船D P能力范圍內(nèi)，則進行正常鋪管作業(yè)。對于內(nèi)波流的抵抗形式可分為兩種：

1.HYSY 201通過調(diào)整船艏向抵抗內(nèi)波流，最大調(diào)整角度±10°；

2.HYSY 201不改變船艏向抵抗內(nèi)波流，船體最大橫向偏移量如下：

允許最大偏移量60m 100m 150m水深200m 500m 1392m

如果內(nèi)波流流速超出鋪管船D P能力范圍，則進行臨時棄管作業(yè)。確認內(nèi)波流經(jīng)過后，根據(jù)船舶總監(jiān)、業(yè)主代表意見對管線進行回收，繼續(xù)正常鋪管作業(yè)。

結(jié)語

本文基于荔灣3-1深水海管項目，對海洋工程中D P船鋪設(shè)海管時如何應對內(nèi)波流現(xiàn)象進行分析，得出基本監(jiān)控方法及相對應急措施。該應急方案在荔灣3-1項目中的應用使H YSY 201船成功抵御了海管鋪設(shè)過程中的內(nèi)波流，保障了施工的安全與效率。

[1].S-Lay:DP Capability Analysis,2012.

[2].S-Lay:HYSY201 Operating Limits,2012.

[3].S-Lay:Solition Management Procedure,2013.