吳 剛， 曲路路， 曹海洋， 楊博欽， 齊延云

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司， 廣東 湛江 524057）

引言

近年來，南海區(qū)域鉆井船作為支持平臺在鉆完修井作業(yè)中的應(yīng)用越來越多，但平臺附近海管海纜布局復(fù)雜且較為集中，周邊海底存在施工產(chǎn)生的廢棄物和工業(yè)垃圾等障礙物，都為鉆井船精就位作業(yè)帶來了巨大風(fēng)險，為保證作業(yè)安全可靠，許多學(xué)者對鉆井船的精就位進行了深入研究。盡管國內(nèi)外學(xué)者進行了大量的研究與實踐，但目前鉆井船就位作業(yè)仍面臨著操作不穩(wěn)定，作業(yè)成本高等問題。針對鉆井船因操作不當(dāng)就位困難，甚至造成海管海纜破損溢油、斷電等問題，通過調(diào)研鉆井船性能、海上平臺導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)和海管海纜的分布，提出了一種自航式鉆井船精就位的作業(yè)模式。自航式鉆井船DP 系統(tǒng)通過全回轉(zhuǎn)推進器和艏側(cè)推進器，可實現(xiàn)自動或半自動就位模式，大大節(jié)約了導(dǎo)管架的就位作業(yè)時間，經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用效果顯著，對其他海域的就位作業(yè)具有參考意義。

1 自航式鉆井船概況

據(jù)不完全統(tǒng)計，2020 年南海區(qū)域鉆完修井作業(yè)拖航頻率高達86 次，因此提高鉆井船拖航就位率，對于作業(yè)降本增效起著重要作用。自航式鉆井船為4 樁腿有錨鉆井船，內(nèi)含推進系統(tǒng)，具有一定的自航能力，對于鉆井船在短時間內(nèi)順利完成精就位作業(yè)創(chuàng)造了有利的條件。

1.1 基本信息

自航式鉆井船的4 個獨立樁腿在其根部均設(shè)計有樁靴，當(dāng)船體精就位后，4 個樁腿通過對角交替壓載完成就位。自航式鉆井船的樁腿樁靴數(shù)據(jù)見表1。

表1 自航式鉆井船樁腿與樁靴數(shù)據(jù)

1.2 動態(tài)定位系統(tǒng)

DP 系統(tǒng)的推進器由2 個全回轉(zhuǎn)推進器和1 個艏側(cè)推進器組成，操作臺安裝在JCR，控制模式是自動的或半自動船舶控制。DP 系統(tǒng)的推進器數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 DP 系統(tǒng)推進器數(shù)據(jù)表

1.3 升降裝置

1.3.1 升降系統(tǒng)

每個樁腿上均安裝有一套齒輪齒條升降系統(tǒng)，根據(jù)需要起升或下降樁腿及船體。每個樁腿設(shè)置有14臺液壓馬達，垂直對稱安裝在升降房內(nèi)的固樁架上。每個液壓馬達驅(qū)動一個從動齒輪，并通過一個齒輪箱焊接在樁腿兩側(cè)的齒條嚙合[1]。液壓馬達和從動齒輪技術(shù)參數(shù)如表3 所示。

表3 液壓馬達和從動齒輪技術(shù)參數(shù)表

1.3.2 升降能力

升降裝置設(shè)計的升降能力如下頁表4 所示。

表4 船體升降能力 t

1.3.3 升降控制

樁腿通過安裝在升降操作臺上的操縱桿控制，控制臺上有四個操縱桿，分別控制四個樁腿（1 號，2 號，3 號和4 號），也配置一個主操縱桿同時控制四個樁腿?？刂葡到y(tǒng)允許操船者通過切換控制模式（單控-集控）進行單樁控制或四樁同時操作。操船者通過操作臺上“Sep.Control”按鈕選擇集控模式和單樁控制模式。顯示器會顯示單樁液壓壓力，并允許操船者選擇單樁數(shù)據(jù)監(jiān)測畫面。屏幕上監(jiān)測每條腿的液壓壓力和溫度。升降平臺作業(yè)時應(yīng)持續(xù)關(guān)注剎車狀態(tài)。

升降系統(tǒng)操作臺位于升降控制室，控制臺上裝有一個電子水準儀和氣泡水準儀供操船者觀察平臺的艏- 艉和左- 右傾斜度。當(dāng)平臺艏- 艉和左- 右方向發(fā)生傾斜時指示線會跟著移動，以顯示平臺傾斜度是否超出允許范圍，電子水平儀可顯示船體的傾斜度，操作者可通過傾斜度對船體樁腿進行調(diào)整。

2 自航式鉆井船精就位方案

2.1 就位地點調(diào)研

在鉆井船就位作業(yè)過程中主要存在鉆井平臺樁腿、就位錨掛碰周邊海管海纜的風(fēng)險，操作不當(dāng)會影響作業(yè)時效，嚴重者甚至?xí)斐珊９芷屏岩缬偷仁鹿剩虼饲捌诘木臀稽c調(diào)研極其重要。就位地點調(diào)研主要包括以下幾個方面：

1）就位點海底探摸和地質(zhì)資料等調(diào)查報告，以確定該位置是否適合就位。

2）作業(yè)井位的工程地質(zhì)資料調(diào)研，預(yù)估樁腿入泥深度。對可能存在的樁腿穿刺點重點標(biāo)記。

3）作業(yè)地點的水深資料調(diào)研，滿足船體吃水要求。

4）作業(yè)位置1 km 范圍內(nèi)的海底管線分布情況。

5）距離樁靴1 500 mm 以內(nèi)范圍的的海底管線應(yīng)通過聲納測量進行驗證校核。

2.2 插樁位置勘測

隨著海上平臺作業(yè)頻次的增多，鉆井船在相近甚至是同一位置進行二次或多次插樁作業(yè)的情況越來越多。鉆井船在二次或多次插樁作業(yè)過程中，樁靴極易產(chǎn)生偏心載荷，嚴重甚至出現(xiàn)船體傾斜，撞擊平臺的危險，因此鉆井船就位前需對插樁的位置進行勘測[2]。

2.3 自航式鉆井船就位流程

1）海況監(jiān)測：鉆井船就位作業(yè)需要在天氣良好、能見度良好的情況下進行，以確保有足夠的時間完成放樁、預(yù)壓載和升平臺至作業(yè)氣隙等作業(yè)。

2）開始進場：通過操縱動態(tài)定位DP 系統(tǒng)的2 個全回轉(zhuǎn)推進器和1 個艏側(cè)推進器開始進場，到達預(yù)定位置附近，接近靠泊就位的平臺時，應(yīng)盡量降低樁腿，但要保證樁靴不觸碰海底。

3）風(fēng)險評估：視海底流速、風(fēng)速，平臺動力系統(tǒng)、樁腿升降系統(tǒng)、DP 操作系統(tǒng)和平臺的動員組織能力等條件，進行DP 系統(tǒng)穩(wěn)定船位的能力及風(fēng)險評估。

4）破壞穴坑：針對作業(yè)頻次較多的平臺，可使樁腿處于預(yù)就位位置，通過升降裝置調(diào)整樁腿破壞原有穴坑，拓寬穴坑直徑，方便樁腿進入穴坑，以保證精就位一次成功，節(jié)省時效。

5）精就位，坐樁：穴坑破壞結(jié)束后，通過升降操作臺上的操縱桿控制樁腿，準備精就位，在升降操作期間，保持對角樁腿交替壓載，并通過控制臺上的電子水準儀和氣泡水準儀對船體樁腿進行微調(diào)，待樁腿點穩(wěn)后，就位完成。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

為完成潿洲11-2B 平臺大修作業(yè)，中海油湛江分公司采用了自航式支持平臺德盛287 參與了本次作業(yè)。鉆井船就位作業(yè)過程中，天氣情況良好，偏東風(fēng)5 m/s，浪高1.0 m，天氣環(huán)境有利于本次作業(yè)。人員到崗，檢查設(shè)備狀態(tài)良好后，開展了本次鉆井船就位作業(yè)?，F(xiàn)場作業(yè)記錄表如表5 所示，精就位結(jié)束圖如下頁圖1 所示。

表5 自航式鉆井船現(xiàn)場就位作業(yè)記錄表

德盛287 配備的DP 系統(tǒng)和人員的默契配合，為德盛287 對接潿洲11-2B 導(dǎo)管架在短時間內(nèi)順利完成精就位作業(yè)創(chuàng)造了有利條件。本次自航式鉆井船精就位作業(yè)累計用時4 h，相比拖航式鉆井船就位時間節(jié)省約16 h，節(jié)約成本約40 余萬元，為后續(xù)四海開展鉆井平臺就位作業(yè)提供了技術(shù)支持。

4 結(jié)論

1）自航式支持平臺較常規(guī)拖航式鉆井平臺，擁有DP 動力定位系統(tǒng)，具有自航能力，可為鉆井平臺高效的完成精就位作業(yè)創(chuàng)造了有利條件。

2）經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用，本次自航式鉆井船精就位作業(yè)累計用時4 h，相比拖航式鉆井船就位時間節(jié)省約16 h，節(jié)約成本約40 余萬元，為后續(xù)四海開展鉆井平臺就位作業(yè)提供了技術(shù)支持。