王 瑋 吳業(yè)衛(wèi) 韓 旭劉 豐 李睿堯 劉星辰

海洋石油工程股份有限公司 （天津 300461）

當(dāng)前海洋石油工程施工領(lǐng)域中，鋪管船的定位系統(tǒng)主要包括錨系系統(tǒng)與動力定位系統(tǒng)，本研究主要探討淺水錨系系統(tǒng)在實際工程中的應(yīng)用。

淺水錨系S-LAY鋪管船在淺水海底管道鋪設(shè)作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用[1]。錨系鋪管船通過拋錨拖輪將工作錨布設(shè)在海床設(shè)計位置，錨機和工作錨通過錨纜連接，通過前后錨機回收和釋放錨纜以定向拖拽、牽引方式實現(xiàn)鋪管船的方向調(diào)整與移位。

針對絕大多數(shù)海底管道鋪設(shè)項目，淺水錨系S-LAY鋪管船需要沿著設(shè)計路由將海底管道鋪設(shè)在海床上，為保證鋪管船沿著設(shè)計路由進行鋪管作業(yè)，需要合理設(shè)計各個工作錨的拋錨位置。工作錨拋錨位置既要為鋪管船向前提供足夠的拉力，又要能夠保持船舶的穩(wěn)定性，確保在不發(fā)生船舶失位的情況下，具備抵御不良天氣與海況的能力，給海底管道的鋪設(shè)安全提供足夠保證，并保障船舶自身與海底設(shè)施的相對安全。

錨纜通過鋪管船錨纜通道，以導(dǎo)纜鉗作為出纜口。由于導(dǎo)纜鉗無法移動，工作錨設(shè)計錨點的位置直接決定了錨纜的出纜方向。通常，海底管道是由一個導(dǎo)管架平臺到另一個導(dǎo)管架平臺，所以需要在導(dǎo)管架平臺附近進行起始、終止鋪設(shè)，鋪管船就需要通過平臺進行起始、終止鋪設(shè)作業(yè)。

對于新開發(fā)油田或新建海洋平臺附近的海管鋪設(shè)，鋪管船一般通過“起始錨法”或借助“導(dǎo)管架平臺樁腿帶纜”方法進行過平臺的海管鋪設(shè)作業(yè)[2]。一些開發(fā)較久的海洋平臺，由于平臺導(dǎo)管架下已存海底管道與設(shè)施較多，錨纜干涉的影響無法忽略，在施工過程中，工作錨無法找到合適錨點的情況經(jīng)常發(fā)生，導(dǎo)致鋪管船在通過平臺時沒有安全穩(wěn)定的錨位。

錨系鋪管船在通過平臺時工作錨無法找到合適的拋錨點，根本原因是導(dǎo)纜鉗無法移動，無法在平臺導(dǎo)管架和錨纜不干涉區(qū)域找到合適錨點。針對該問題，一方面可以考慮平臺導(dǎo)管架樁腿帶纜連接錨纜的可行性，另一方面可改變導(dǎo)纜鉗作為錨纜最終出口的狀況。

1 平臺導(dǎo)管架樁腿帶纜連接工作錨錨纜

使用導(dǎo)管架樁腿帶纜的方法，和海底管道起始鋪設(shè)使用導(dǎo)管架樁腿作為固定端的方法類似，都使用環(huán)形吊帶與導(dǎo)管架樁腿進行連接，然后環(huán)形吊帶再與工作錨錨纜或起始纜進行連接。無論是工作錨的錨纜張力還是起始纜的鋪設(shè)張力，都通過環(huán)形吊帶作用在導(dǎo)管架樁腿上，而且對于工作錨錨纜使用導(dǎo)管架樁腿帶纜的情況，隨著鋪管船的移動，與工作錨錨纜連接的環(huán)形吊帶也會繞著所在的導(dǎo)管架樁腿轉(zhuǎn)動。使用環(huán)形吊帶與導(dǎo)管架樁腿進行連接，可以避免工作錨錨纜隨鋪管船移動對導(dǎo)管架樁腿防腐涂層造成損傷。平臺導(dǎo)管架樁腿帶纜連接工作錨錨纜的施工方法如下：

（1）根據(jù)鋪管船過平臺整個過程的需要，判斷鋪管船需要幾根工作錨錨纜進行導(dǎo)管架樁腿帶纜，并確定導(dǎo)管架樁腿的帶纜位置。導(dǎo)管架樁腿帶纜位置的選擇，一要考慮現(xiàn)場方便連接，二要考慮鋪管船通過平臺后方便斷開連接。

（2）結(jié)合需要帶纜的工作錨和其他正常拋錨的工作錨，完成相關(guān)的錨位設(shè)計，并進行錨泊分析，確定在工況要求下各工作錨錨纜張力和鋪管船的穩(wěn)定性，尤其是需要帶纜的工作錨錨纜張力。

（3）依據(jù)錨泊分析，得出需要帶纜的工作錨錨纜最大張力，同時考慮動態(tài)放大的情況，受力方向應(yīng)考慮導(dǎo)管架樁腿帶纜全過程中樁腿受力的極限工況，同時導(dǎo)管架樁腿需進行整體強度及局部強度的評估，并出具評估報告。

（4）進行導(dǎo)管架樁腿帶纜處的連接設(shè)計，依據(jù)錨泊分析和導(dǎo)管架樁腿帶纜強度評估結(jié)果，選取合適工作載荷的環(huán)形吊帶、卡環(huán)及過渡纜繩。由于鋪管船工作錨錨纜直徑較粗，與樁腿帶纜環(huán)形吊帶連接時操作不便，可以通過過渡纜繩連接環(huán)形吊帶和工作錨錨纜。過渡纜繩的工作載荷要滿足錨泊分析和導(dǎo)管架樁腿帶纜強度評估的要求，其長度要滿足整個鋪管船過平臺的要求，不能出現(xiàn)過渡纜繩進入導(dǎo)纜鉗的情況。具體連接如圖1所示。

圖1 導(dǎo)管架樁腿帶纜連接

（5）依據(jù)相關(guān)設(shè)計結(jié)果進入施工現(xiàn)場進行施工，鋪管船將需要進行導(dǎo)管架樁腿帶纜的工作錨錨纜一端交于拖輪，拖輪將錨纜固定在甲板上。同時，鋪管船將過渡纜、環(huán)形吊帶及卡環(huán)轉(zhuǎn)移至工作小艇。

（6）工作小艇航行至導(dǎo)管架帶纜樁腿附近，將環(huán)形吊帶綁在樁腿上；在工作小艇上連接環(huán)形吊帶和過渡纜一端，連接完畢后工作小艇將過渡纜另一端交予拖輪，在拖輪甲板將其與工作錨錨纜相連。

（7）拖輪釋放工作錨錨纜與過渡纜，鋪管船工作錨錨纜帶張力，進行張力試驗，張力試驗通過后，該工作錨錨纜在導(dǎo)管架樁腿帶纜工作完成。

2 改變導(dǎo)覽鉗作為錨纜最終出口的狀況

2.1 使用鋪管船帶纜樁和導(dǎo)纜孔進行拋錨

要改變導(dǎo)纜鉗作為錨纜最終出口的狀況，可以使用鋪管船甲板現(xiàn)有的帶纜樁和導(dǎo)纜孔，通過鋼絲繩連接帶纜樁和滑車以改變錨纜出導(dǎo)纜鉗后的方向，最終使工作錨可以在平臺導(dǎo)管架和錨纜不干涉區(qū)域找到合適錨點，具體拋錨施工方法如下：

（1）從鋪管船現(xiàn)在位置到鋪管船可以繞過平臺進行拋錨的位置，列出關(guān)鍵位置錨位圖，在船舶定位系統(tǒng)上模擬出鋪管船過平臺運動的動態(tài)錨位過程。

（2）在鋪管船甲板選擇合適位置的帶纜樁和導(dǎo)纜孔，根據(jù)鋪管船過平臺的運動過程，在平臺導(dǎo)管架和錨纜不干涉的前提下，設(shè)計工作錨的拋錨位置。

（3）再次模擬鋪管船過平臺的運動過程，檢驗帶纜樁、導(dǎo)纜孔及工作錨的拋錨位置是否合理，判斷平臺導(dǎo)管架和錨纜是否會出現(xiàn)干涉。如出現(xiàn)平臺導(dǎo)管架和錨纜干涉的情況，需要重新選取帶纜樁和導(dǎo)纜孔，或更改工作錨的拋錨位置；如未出現(xiàn)平臺導(dǎo)管架和錨纜干涉的情況，需要根據(jù)鋪管船過平臺的運動過程，計算出滑車和連接鋼絲繩的最大受力，從而檢驗帶纜樁和導(dǎo)纜孔工作載荷是否滿足要求。

（4）將錨纜由導(dǎo)纜鉗牽引至帶纜樁位置，在鋪管船甲板連接滑車和鋼絲繩，使錨纜通過滑車，滑車作為錨纜的最終出口。

（5）拋錨拖輪連接錨纜和工作錨，并前往設(shè)計位置拋錨。

鋪管船帶纜樁、導(dǎo)纜孔和導(dǎo)纜鉗具體連接如圖2所示，鋪管船使用帶纜樁和導(dǎo)纜孔進行拋錨通過平臺示意圖如圖3所示。

圖2 鋪管船帶纜樁、導(dǎo)纜孔和導(dǎo)纜鉗的連接

圖3 鋪管船使用帶纜樁和導(dǎo)纜孔進行拋錨通過平臺

2.2 鋪管船焊接滑車固定點進行拋錨

使用鋪管船甲板現(xiàn)有的帶纜樁和導(dǎo)纜孔，通過鋼絲繩連接帶纜樁和滑車改變錨纜出導(dǎo)纜鉗后的方向，由于鋪管船現(xiàn)有的帶纜樁和導(dǎo)纜孔焊接在固定位置，可能會出現(xiàn)工作錨在平臺導(dǎo)管架和錨纜不干涉區(qū)域找不到合適錨點的情況；另一方面，鋪管船現(xiàn)有的帶纜樁和導(dǎo)纜孔的工作載荷可能不滿足拋錨作業(yè)的要求。這時，就需要設(shè)計新的滑車固定點，以代替帶纜樁和導(dǎo)纜孔。具體方法如下：

（1）從鋪管船現(xiàn)在位置到鋪管船可以繞過平臺進行拋錨的位置，模擬出鋪管船過平臺的運動過程。

（2）在鋪管船甲板選擇合適的滑車固定點位置，根據(jù)鋪管船過平臺的運動過程，在平臺導(dǎo)管架和錨纜不干涉的前提下，設(shè)計工作錨的拋錨位置。

（3）模擬鋪管船過平臺的運動過程，檢驗滑車固定點設(shè)計位置及工作錨的拋錨位置是否合理，判斷平臺導(dǎo)管架和錨纜是否會出現(xiàn)干涉的情況。

（4）計算出滑車和連接鋼絲繩的最大受力，從而對滑車固定點的強度進行校核。

（5）在鋪管船甲板設(shè)計位置焊接滑車固定點，該固定點一定要焊接在甲板加強橫梁上，具體安裝如圖4所示。

圖4 鋪管船甲板滑車固定點的安裝

（6）將錨纜由導(dǎo)纜鉗牽引至滑車固定點位置，在鋪管船甲板連接滑車和鋼絲繩，使錨纜通過滑車，滑車作為錨纜的最終出口。

（7）拋錨拖輪連接錨纜和工作錨，并前往設(shè)計位置拋錨。

鋪管船甲板固定點、滑車和導(dǎo)纜鉗具體連接如圖5所示。

圖5 鋪管船甲板固定點、滑車和導(dǎo)纜鉗的連接

3 結(jié)語

針對錨系鋪管船過平臺拋錨受限的問題：一是通過導(dǎo)管架樁腿帶纜，使導(dǎo)管架樁腿作為工作錨錨纜固定端；二是使用鋪管船現(xiàn)有的帶纜樁和導(dǎo)纜孔，或在甲板焊接新的滑車固定點，通過滑車調(diào)整錨纜出纜方向，改變導(dǎo)纜鉗作為錨纜最終出口的狀況，從而在平臺導(dǎo)管架和錨纜不干涉區(qū)域找到合適拋錨點。兩種方法有效地解決了錨系鋪管船過平臺拋錨受限的問題，拓展了鋪管船過平臺拋錨的方法。