王焱，朱天池，劉光霽，敖天學(xué)，魯保良

中油海工船舶（天津）有限公司，天津，300451

0 引言

中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司是專業(yè)化海洋石油勘探開(kāi)發(fā)工程技術(shù)服務(wù)公司。目前，公司擁有各類移動(dòng)式平臺(tái)19座，主要作業(yè)區(qū)域在渤海，每年移動(dòng)式平臺(tái)的拖航就位作業(yè)近40次，其中灘海地區(qū)的拖航就位作業(yè)超過(guò)10次[1]。本文以中油海63平臺(tái)在海南24井淺灘區(qū)域拖航、就位為例，分析移動(dòng)式平臺(tái)在灘海地區(qū)拖航就位的風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合拖航就位實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)作業(yè)方案和操作方法，供大家借鑒參考。

1 海南24井區(qū)域狀況分析

1.1 海南24井現(xiàn)狀

海南24井位于遼寧盤(pán)錦海域雙臺(tái)子河河口地段的淺灘灘面上，其整體布局由動(dòng)力平臺(tái)1座、井口平臺(tái)1座以及油罐區(qū)和火炬臂等組成，其中井口平臺(tái)是本次中油海63平臺(tái)需要停靠的位置，海南24井的井口周圍設(shè)有三根保護(hù)樁呈三角形分布，用以防御船舶碰撞以及冬季冰情影響。

海南24井所在淺灘與東側(cè)蓋州灘相連，地處灘海地區(qū)潮間帶，與5米等深線的直線距離為10海里，中油海63平臺(tái)由5米等深線附近拖至井位需要從淺灘西側(cè)的開(kāi)闊的淺水水域通過(guò)，該區(qū)域海圖水深在2.5米至5.9米之間，水深分布不均勻。

1.2 盤(pán)錦港海域潮汐情況

盤(pán)錦港海域潮汐屬正規(guī)半日潮，海南24井附近海域小潮平均潮差為1～1.8米，大潮平均潮差為1.5～3米，最大潮差為3～5米，每天有兩次高潮兩次低潮。平均漲潮歷時(shí)為5.5小時(shí)，平均落潮歷時(shí)6.5小時(shí)左右。若受西南風(fēng)影響，漲潮歷時(shí)增加，落潮歷時(shí)減小，潮高較潮汐表數(shù)據(jù)有所增加，若受北風(fēng)影響，漲潮歷時(shí)減小，落潮歷時(shí)增加，潮高較潮汐表數(shù)據(jù)有所減小，根據(jù)風(fēng)力大小，潮高的增減量有所差別。

在高潮位時(shí)淺灘全部被潮水淹沒(méi)，淺灘上水深約一般3.0～4.2米之間，低潮位時(shí)只有主河道有流水，其余均為海灘，海灘地形呈現(xiàn)由南向北微傾，表面平整無(wú)障礙物。盤(pán)錦海域潮流為往復(fù)流，井位附近張潮流流向?yàn)镹E向，落潮流流向?yàn)镾W向，漲潮流流速大于落潮流流速。

1.3 盤(pán)錦港海域風(fēng)浪情況

盤(pán)錦港常浪向?yàn)镾SW向，其次為SW向。由于受地形的影響，南風(fēng)時(shí)波浪明顯比北風(fēng)時(shí)強(qiáng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)，北風(fēng)時(shí)，盤(pán)錦港附近海域?yàn)椴ɡ擞绊?，風(fēng)力減弱后波浪快速減弱或消失，南風(fēng)時(shí)，風(fēng)力達(dá)到5級(jí)，涌浪很快形成，風(fēng)力持續(xù)6小時(shí)以上時(shí)，井位附近淺水區(qū)域浪高就可達(dá)到1米左右。

1.4 盤(pán)錦港海域海冰情況

盤(pán)錦港海區(qū)每年冬季均有海冰生成，一般11月中旬左右見(jiàn)初冰，終冰在3月初左右，平均冰期為110天，嚴(yán)重冰期為64天，主要集中在1至2月份，冬季平臺(tái)需要撤離盤(pán)錦港海域。

2 中油海63平臺(tái)現(xiàn)狀

2.1 中油海63平臺(tái)概況

中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司所屬中油海 63 平臺(tái)，是一艘齒輪齒條升降的四腿自升式修井試采平臺(tái)，由平臺(tái)主體、樁腿、儲(chǔ)油油罐、升降系統(tǒng)四部分組成。平臺(tái)主體平面形狀為長(zhǎng)方形，平臺(tái)主甲板尾部布置有懸臂梁系統(tǒng)和試采流程，儲(chǔ)油油罐設(shè)在平臺(tái)中部，平臺(tái)首部設(shè)有四層生活樓和直升飛機(jī)平臺(tái)。

平臺(tái)拖航適合于近海航區(qū)，主要任務(wù)是對(duì)渤海水深 20m（含天文潮和風(fēng)暴潮）范圍內(nèi)的探井進(jìn)行修井、試采作業(yè)。

2.2 中油海63平臺(tái)基本數(shù)據(jù)

平臺(tái)總長(zhǎng)79米，型長(zhǎng)62米，總寬34.6米，型寬34米，型深4.5米，總噸3806，設(shè)計(jì)拖航吃水2.41米。平臺(tái)樁腿為圓柱形，長(zhǎng)度 63米，直徑2.8米，無(wú)樁靴設(shè)計(jì)。樁腿升降速度為0.47米/分鐘。平臺(tái)首、尾各設(shè)有150kN絞車兩臺(tái)，并配有2850kg AC-14型大抓力錨4個(gè)，用于牽引平臺(tái)就位，錨纜直徑38毫米，每根錨纜長(zhǎng)360米。

3 中油海63平臺(tái)海南24井就位要求

中油海63平臺(tái)擬就位于海南24井井口平臺(tái)西南側(cè)。設(shè)計(jì)就位艏向200±3度，尾部距離井口平臺(tái)3.5±0.5米，橫向偏差±1米以內(nèi)。中油海63平臺(tái)按設(shè)計(jì)要求完成就位后，既要滿足懸臂梁覆蓋井口，又要最大限度地減小對(duì)油輪靠泊油罐區(qū)的影響和交通船靠泊動(dòng)力平臺(tái)的影響[2]。

4 拖航前期準(zhǔn)備

4.1 淺水區(qū)拖航主拖輪的確定

根據(jù)本航次作業(yè)水域的水深限制，大馬力拖輪無(wú)法執(zhí)行本次拖航任務(wù)，需要選用小馬力拖輪在淺水區(qū)進(jìn)行拖帶和就位，在淺拖船的選擇上，應(yīng)充分考慮拖輪船底富裕水深和可供拖帶和就位時(shí)長(zhǎng)之間的關(guān)系，保證平臺(tái)和拖輪不會(huì)發(fā)生擱淺的情況。

根據(jù)多年灘淺海拖航就位作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，此次淺拖就位，由平臺(tái)登陸淺灘開(kāi)始至平臺(tái)到達(dá)設(shè)計(jì)就位位置所需時(shí)間約2.5小時(shí)。整個(gè)淺拖就位過(guò)程，從平臺(tái)和拖輪登陸淺灘至就位結(jié)束拖輪解拖駛離淺灘期間，應(yīng)保證淺灘上的水深滿足需要。

綜合考慮上述情況，參照國(guó)內(nèi)一些港口對(duì)于船舶安全富裕水深的要求，結(jié)合拖航就位作業(yè)所需時(shí)間和井位附近水深變化規(guī)律，按照潮汐表數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)差法計(jì)算淺灘上的水深數(shù)值，確定高平潮期間可供淺拖和就位操作的時(shí)間，限定拖輪吃水[3]。

當(dāng)日高潮潮高為4.51米，低潮潮高0.6米，高平潮時(shí)，淺灘上實(shí)際水深約為4.1米。按照高平潮前后1.5小時(shí)內(nèi)進(jìn)行淺拖就位計(jì)算淺灘水深，高平潮前1.5小時(shí)淺灘水深為3.1米，高平潮后1.5小時(shí)淺灘水深為3.2米?？紤]潮汐表誤差和落潮時(shí)淺灘上水深變化快的情況，平臺(tái)和主拖輪船底需要預(yù)留0.5米安全富裕水深，以保證拖輪的操縱性能和避免擱淺的風(fēng)險(xiǎn)，因此，選擇的淺吃水拖輪其吃水應(yīng)不大于2.5米。

結(jié)合本公司自有拖輪船型，擬選用一艘主機(jī)功率為2000kW的小馬力拖輪作為淺水區(qū)域拖航就位的主拖輪。

4.2 淺拖船數(shù)據(jù)

拖輪船長(zhǎng)57.88米，船寬12.2米，型深3.85米，拖航吃水2.4米。該拖輪配備兩臺(tái)1000kW主機(jī)，主推機(jī)器為兩部噴水推進(jìn)組合裝置，配備一臺(tái)180kW艏側(cè)推。拖帶裝置配備拖纜機(jī)滾筒一個(gè)，拖纜直徑36毫米，主拖纜長(zhǎng)度700米，系柱拖力244kN。

4.3 中油海63平臺(tái)拖航阻力計(jì)算

根據(jù)中華人民共和國(guó)船舶檢驗(yàn)局《海上拖航法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》（1999）和中國(guó)船級(jí)社《海上拖航指南》（2011）的有關(guān)規(guī)定和要求，對(duì)本次海上拖航進(jìn)行阻力計(jì)算如下：

4.3.1 靜水平流拖航速度4節(jié)的拖航阻力Ro

式中：Rf：摩擦阻力；RB：剩余阻力；A1：平臺(tái)水下濕表面積，m2；A2：浸水部分的船中橫剖面積，m2；V：拖航速度，m/s；δ：方形系數(shù)。

4.3.2 風(fēng)速20m/s的拖航阻力Ra

式中：ρ：空氣密度，kg/m3，按1.22kg/m3計(jì)算；V：風(fēng)速取20m/s；Ai：受風(fēng)面積，m2，按頂風(fēng)計(jì)算；Cs：受風(fēng)面積Ai的形狀系數(shù)。

4.4 自生式鉆井平臺(tái)拖航的相關(guān)要求

根據(jù)《海上拖航法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》（1999）、《海上拖航指南》（2011）、《鉆井平臺(tái)拖航與就位作業(yè)規(guī)范》（2019），拖船拖帶自生式鉆井平臺(tái)應(yīng)同時(shí)滿足以下幾點(diǎn)要求：

4.4.1 所需拖帶力的估算應(yīng)以擬定拖航航線為依據(jù)。對(duì)無(wú)限航區(qū)拖航的環(huán)境條件按如下確定：在風(fēng)速等于20m/s（風(fēng)從船首或30°方向吹來(lái)），船首水流速度為0.5m/s，有義波高（h1/3）為5m條件下，拖帶力至少應(yīng)能保持被拖物的航向。

4.4.2 拖船在靜水中的拖航速度一般應(yīng)滿足如下要求：拖帶常規(guī)線型的被拖船舶時(shí)，應(yīng)不小于6節(jié)；拖帶特殊線型的被拖船舶（如浮船塢、起重船等）或半潛式鉆井平臺(tái)時(shí)，應(yīng)不小于5節(jié)；拖帶自生式鉆井平臺(tái)及其他水上建筑時(shí)，應(yīng)不小于4節(jié)。

4.4.3 拖航設(shè)計(jì)航線的水深，應(yīng)使平臺(tái)和拖船的龍骨或推進(jìn)器底距離海底至少5米。如小于5米，應(yīng)在作業(yè)前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

根據(jù)拖航作業(yè)環(huán)境條件和拖航阻力計(jì)算結(jié)果，《海上拖航法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》（1999）、《海上拖航指南》（2011）、《鉆井平臺(tái)拖航與就位作業(yè)規(guī)范》（2019）中關(guān)于拖帶力、拖航速度以及拖航設(shè)計(jì)航線的水深要求，不適用于此次拖航。

綜合考慮實(shí)際水深以及拖輪主機(jī)功率、安全富裕水深和浪高的影響，對(duì)此次拖航的氣象和海況條件以及登陸淺灘時(shí)的水深做出如下限定，以保障作業(yè)安全：

風(fēng)力≤4級(jí)；浪高＜0.5米；水深≥3.0米。

4.5 淺水拖航及就位時(shí)間節(jié)點(diǎn)籌劃

出于作業(yè)成本考慮，此次淺水拖航及就位作業(yè)僅配備了一艘小馬力拖輪，航線附近沒(méi)有設(shè)置臨時(shí)插樁點(diǎn)，淺水拖航就位需要盡可能在一個(gè)高潮間隙內(nèi)完成，即使不能完成就位，至少也要將平臺(tái)拖至井位200米范圍內(nèi)的掃測(cè)區(qū)域內(nèi)插樁等待。因此，需要通過(guò)內(nèi)差法估算淺灘上高潮前后每個(gè)小時(shí)的水深情況，并充分考慮落潮時(shí)淺灘上的水深變化快的實(shí)際情況，確定拖航就位的各時(shí)間節(jié)點(diǎn)[4]。

根據(jù)潮汐估算結(jié)果，淺灘上的水深在高平潮前1.5小時(shí)至高平潮后1小時(shí)內(nèi)滿足作業(yè)要求。按照一個(gè)高平潮間隙完成就位任務(wù)劃分作業(yè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，中油海63平臺(tái)需要在高平潮前1.5小時(shí)開(kāi)始登陸淺灘，登陸淺灘后0.8小時(shí)內(nèi)完成初步就位，初就位結(jié)束后要在0.5小時(shí)內(nèi)通過(guò)專業(yè)錨艇完成平臺(tái)尾部?jī)煽诙ㄎ诲^的布置，以及主拖輪在平臺(tái)就位設(shè)計(jì)首尾線上拋錨替代兩口首部定位錨的操作，精就位操作需要在0.5小時(shí)內(nèi)完成，就位結(jié)束后，主拖輪需要在高潮后0.8小時(shí)內(nèi)完成起錨、收主拖纜和解拖操作并駛離淺灘區(qū)域。

5 淺水拖航及就位作業(yè)實(shí)施

5.1 淺拖

為防止?jié)O業(yè)捕撈情況的干擾，確保淺水拖航安全順利，提前安排漁業(yè)清障船舶對(duì)航線及井位附近的漁船漁網(wǎng)等進(jìn)行了清理，為拖帶作業(yè)提供了安全的作業(yè)環(huán)境，并在拖航作業(yè)期間，安排漁業(yè)清障船舶引航，預(yù)防突發(fā)情況的發(fā)生。

主拖輪在5米等深線附近乘低平潮掛拖并將主拖纜放至100米，掛拖完畢等待漲潮約2小時(shí)開(kāi)始起拖。起拖時(shí)，平臺(tái)將樁腿收至船下0.6米位置，使平臺(tái)保持3米吃水，并做好隨時(shí)插樁制動(dòng)的準(zhǔn)備，然后乘漲潮順流拖帶平臺(tái)向淺灘登陸點(diǎn)航行，拖帶航速控制在3.5節(jié)左右，航行2.5小時(shí)可抵達(dá)淺灘登陸點(diǎn)。

淺水拖航航行過(guò)程中，在漲潮流的作用下，主拖輪僅使用15%～20%的主機(jī)負(fù)荷，拖帶航速就達(dá)到了3.5節(jié)左右，流壓角最大達(dá)到40度，拖帶船組的航跡帶寬度達(dá)到約130米，此時(shí)主拖輪的拖力明顯不足，主拖輪的主要作用是控制平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向，平臺(tái)的移動(dòng)速度主要來(lái)自于漲潮流的作用。

為保證拖航安全，防止倒拖現(xiàn)象和斷纜情況的發(fā)生，主拖輪始終保持穩(wěn)定的主機(jī)負(fù)荷以及與平臺(tái)之間相對(duì)固定的位置關(guān)系拖帶航行，使拖纜受力均勻，充分利用流壓，使平臺(tái)沿著設(shè)計(jì)航線以3.5節(jié)左右的速度行駛。

5.2 進(jìn)場(chǎng)

拖帶船組在高平潮前1.5小時(shí)準(zhǔn)時(shí)抵達(dá)井位西側(cè)淺灘邊緣的登陸點(diǎn)附近，距離井位0.6海里，根據(jù)潮汐表估算的水深和清障船舶提供的實(shí)際測(cè)量水深，此時(shí)已經(jīng)滿足登陸淺灘條件。

登陸淺灘時(shí)，雖然漲潮流流速已經(jīng)逐漸減小，但仍然有較大影響，在拖帶船組與井口之間只有0.6海里的情況下，如果不提前做好控制拖航速度和平臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡的工作，將有可能造成平臺(tái)越過(guò)就位位置，甚至造成拖帶船組碰撞井口的重大事故。

此時(shí)，拖航指揮人員需要指揮主拖輪降低拖航速度，同時(shí)，平臺(tái)將樁腿下放至淺灘表層松軟的泥面內(nèi)，這樣不僅可以通過(guò)軟泥的阻力協(xié)助控制平臺(tái)的移動(dòng)速度，也能夠在突發(fā)緊急情況時(shí)迅速插樁制動(dòng)平臺(tái)。

在向井口接近的過(guò)程中，拖航指揮人員充分利用流壓和海底軟泥的阻力，指揮拖輪不斷調(diào)整航向和主機(jī)負(fù)荷控制平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡和平臺(tái)的艏向，使平臺(tái)向井口接近的同時(shí)，艏向也逐漸趨近就位設(shè)計(jì)艏向。

當(dāng)平臺(tái)行進(jìn)至距離井口和設(shè)計(jì)首尾線大約30米位置時(shí)，平臺(tái)適當(dāng)增加一根尾樁入泥深度，減少另外3根樁腿的入泥深度，同時(shí)指揮拖輪連續(xù)轉(zhuǎn)向，增加平臺(tái)轉(zhuǎn)向的速度、降低平臺(tái)前進(jìn)速度，直至平臺(tái)進(jìn)入井口30至50米范圍內(nèi)，平臺(tái)艏向達(dá)到設(shè)計(jì)艏向，完成初就位。此操作需要拖航指揮人員敏銳觀察流速和平臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡的變化，準(zhǔn)確把握拖輪轉(zhuǎn)向時(shí)機(jī)和轉(zhuǎn)向角度[5]。

5.3 就位

此次靠泊井口的精就位操作采取拋錨就位方式。即平臺(tái)兩口尾錨分別拋在就位設(shè)計(jì)船首線兩側(cè)135度夾角位置上，主拖輪在就位設(shè)計(jì)首尾線上拋錨替代兩口首錨，然后通過(guò)放主拖纜絞尾錨的方式完成精就位。

由于平臺(tái)錨纜僅有360米長(zhǎng)，在設(shè)計(jì)錨纜拋出的長(zhǎng)度時(shí)，需要充分考慮平臺(tái)與井口之間的距離，以及錨機(jī)滾筒上剩余錨纜長(zhǎng)度和錨纜在海底的軌跡。經(jīng)過(guò)估算，中油海63平臺(tái)可拋出錨纜直線長(zhǎng)度為200米，因此，平臺(tái)在初就位時(shí)，應(yīng)盡可能靠近井口，平臺(tái)初就位后的首尾線也應(yīng)盡可能與就位設(shè)計(jì)首尾線重合，這樣可以彌補(bǔ)錨纜長(zhǎng)度的缺陷，同時(shí)也可以減少精就位操作時(shí)間[6]。

平臺(tái)到達(dá)初就位位置插樁穩(wěn)定后，主拖輪到設(shè)計(jì)錨點(diǎn)拋錨準(zhǔn)備協(xié)助就位，專業(yè)錨艇在30分鐘內(nèi)將平臺(tái)尾部?jī)煽诙ㄎ诲^拋至設(shè)計(jì)錨點(diǎn)，兩口尾錨拋好后需要進(jìn)行拉力試驗(yàn)，確認(rèn)定位錨已經(jīng)抓牢，沒(méi)有走錨現(xiàn)象，開(kāi)始進(jìn)行精就位操作。

精就位操作過(guò)程需要處于平流階段，防止流壓影響就位精度。在松主拖纜、絞錨纜進(jìn)行精就位的過(guò)程中，應(yīng)使平臺(tái)的首尾線與就位設(shè)計(jì)首尾線始終保持基本重合，四根樁腿始終保持在軟泥泥面滑行，主拖纜受力適當(dāng)，兩口尾錨錨纜張力相同，保持平臺(tái)平穩(wěn)向井口接近，直至平臺(tái)與設(shè)計(jì)位置重合。

平臺(tái)達(dá)到設(shè)計(jì)位置插樁后，需要定位人員和平臺(tái)技術(shù)人員對(duì)就位精度進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)就位精度滿足要求后，精就位結(jié)束。精就位結(jié)束后，立即安排主拖輪起錨、收主拖纜、解拖駛離淺灘區(qū)域。

6 結(jié)語(yǔ)

海上平臺(tái)拖航就位作業(yè)程序復(fù)雜，受自然環(huán)境條件影響大，特別是在淺水區(qū)使用小馬力拖輪進(jìn)行淺水拖航和精就位，作業(yè)難度更大、風(fēng)險(xiǎn)更高。拖航就位作業(yè)前，拖航指揮人員需要詳細(xì)了解作業(yè)任務(wù)和拖輪性能，制定詳細(xì)的、適合當(dāng)時(shí)環(huán)境和情況的最佳作業(yè)方案，做好充分的作業(yè)前準(zhǔn)備。在拖航就位作業(yè)實(shí)施過(guò)程中，拖航指揮人員要準(zhǔn)確把握氣象水文條件和作業(yè)環(huán)境條件，精細(xì)操作，平臺(tái)和作業(yè)船舶要聽(tīng)從指揮、密切配合，才能有效保障拖航就位作業(yè)的順利完成。