基于半潛式海洋平臺(tái)的建造研究

劉凱 鄭德勇 張雨

海洋使用工程（青島）有限公司 山東青島 266520

一、半潛式試驗(yàn)平臺(tái)的建造流程

傳統(tǒng)半潛式平臺(tái)，多采用總段式反造，平臺(tái)穩(wěn)定性較差，本次建造的試驗(yàn)平臺(tái)采用分段式反造、翻身后整體合攏的方法組成整體的平臺(tái)，可防止發(fā)生過(guò)大位移，使鉆井平臺(tái)管柱發(fā)生過(guò)大變形而失效。此方法可以提高工期進(jìn)度，滿足項(xiàng)目時(shí)間的要求。在項(xiàng)目實(shí)踐中,對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行仔細(xì)劃分，現(xiàn)將具體的流程介紹如下:

1.平臺(tái)建模

采用整體剛度模型為試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行建模。首先，應(yīng)建立平臺(tái)的幾何模型；然后，劃分單元，使幾何模型分解為有限元模型；最后，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行幾何模型建立之前的研究,完善細(xì)節(jié)部分。將平臺(tái)主體分為四部分，分段進(jìn)行建模，遵循浮箱、立柱、橫撐、甲板平臺(tái)的順序進(jìn)行建模。按由簡(jiǎn)到繁的順序建立,例如浮箱外殼可以直接從面拉成體然后再刪除體得到浮箱的外殼和主龍骨,其余部分通過(guò)線條直接拉成面的方式來(lái)進(jìn)行,依次建立立柱、橫撐、甲板平臺(tái)。

2.平臺(tái)整體組合的方式為分段式反造、翻身后整體合攏。分段為：101P/S分段，即底部左右兩個(gè)浮箱；201P/S分段3000ABL至主甲板的立柱分段；301P/S分段為5500ABL至試驗(yàn)平臺(tái)9600ABL的甲板分段。應(yīng)注意，401分段單列，具體為獨(dú)立的模塊化甲板室，位置為上甲板。

3.在項(xiàng)目建造中，考慮到錨泊海域的實(shí)際情況，在小型的半潛式試驗(yàn)平臺(tái)中采用海工用大抓力錨。統(tǒng)計(jì)周邊建筑物，并研究相關(guān)水域情況，設(shè)計(jì)出合理的拖航方案，以避免客觀因素對(duì)拖航的影響[1]。

二、試驗(yàn)平臺(tái)拖帶錨泊

本次研究確定拖航路線方案后，對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)周邊環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)查，選擇適合的天氣（具體要求如下）實(shí)行拖航作業(yè),可事先將平臺(tái)拖航至指定海域。綜合考慮該海域流速后，在流速小于2節(jié)時(shí)，盡量選擇在白天進(jìn)行作業(yè)船施工，本次拋錨過(guò)程持續(xù)時(shí)間為7天，施工設(shè)備和人員情況見下表1，具體的作業(yè)程序?yàn)椋?/p>

表1 動(dòng)用船舶情況和人員情況

1.確定合適天氣,在白天拖拉試驗(yàn)平臺(tái)至拋設(shè)點(diǎn)。天氣條件為：風(fēng)力≤蒲氏7級(jí)，浪高在5級(jí)以內(nèi)，海況為能見度＞2海里；根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，選擇未來(lái)三天以上可實(shí)施拖航的日期，完成拖航[2]。

2.拖船期間，要做好瞭望,始終保持安全航速，并做好施工船舶思維布場(chǎng)準(zhǔn)備。

3.為平臺(tái)布設(shè)4個(gè)錨位的臨時(shí)浮標(biāo)，以滿足臨時(shí)進(jìn)點(diǎn)拋設(shè)作業(yè)的需求。

4.施工船舶在臨時(shí)浮標(biāo)點(diǎn)逐個(gè)布場(chǎng)。

5.連接錨及錨鏈，使其合在一起，同時(shí)將錨、錨鏈裝至施工船舶。海工用大抓力錨由施工吊船吊至設(shè)定好的拋設(shè)點(diǎn),錨鏈在施工船舶自身拉力的作用下，在平臺(tái)附近緩慢拋落下去,再拋入重力塊副錨連接的錨鏈,最后將錨鏈在鏈接至平臺(tái)上。

三、完善半潛式試驗(yàn)平臺(tái)的對(duì)策

1.在以往建造半潛式平臺(tái)中，并未使用測(cè)量?jī)x器詳細(xì)測(cè)量環(huán)境數(shù)據(jù)。為保證后續(xù)分析過(guò)程的可靠性,應(yīng)將各類風(fēng)浪流測(cè)試儀器等安裝于本平臺(tái)上，從而有效的收集到更全面的環(huán)境資料[3]。收集到實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)后，要結(jié)合數(shù)據(jù)試驗(yàn)檢查平臺(tái)及系泊系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析,并總結(jié)動(dòng)力特性的變化規(guī)律,從而形成一個(gè)較為系統(tǒng)的平臺(tái)水動(dòng)力數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.對(duì)平臺(tái)重心高度變化進(jìn)行考察。應(yīng)考慮到平臺(tái)重心高度改變與運(yùn)動(dòng)響應(yīng)間的關(guān)系,綜合分析平臺(tái)吃水、水深、結(jié)構(gòu)型式等各項(xiàng)參數(shù)，改變平臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性的程度和特性,從而為優(yōu)化具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)，提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持。

3.分析平臺(tái)的性能。本次研究中，對(duì)數(shù)值模擬進(jìn)行了測(cè)試,最后獲得了可靠地?cái)?shù)據(jù)?？稍跅l件允許情況下,制作試驗(yàn)平臺(tái)模型，并進(jìn)行模擬試驗(yàn),為后續(xù)分析做好準(zhǔn)備。

4.目前，我們?cè)趯?shí)際海域開展小型半潛式平臺(tái)試驗(yàn)的研究較少，積累的經(jīng)驗(yàn)并不多,應(yīng)加強(qiáng)平臺(tái)安全性、穩(wěn)定性方面的研究，并深入進(jìn)行平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，半潛式平臺(tái)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)該項(xiàng)目的重要性。半潛式平臺(tái)建造中，平臺(tái)水動(dòng)力性能與技術(shù)緊密相關(guān)，同時(shí)技術(shù)性能也直接決定了整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。在平臺(tái)項(xiàng)目建造中，應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)和安全因素，使半潛式海洋平臺(tái)的建造和海域拋錨形成一套科學(xué)的體系，為后續(xù)工程奠定良好的基礎(chǔ)。

[1]呂福亮,賀訓(xùn)云,武金云.世界深水油氣勘探現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)我國(guó)深水勘探的啟示[J].中國(guó)石油勘探,2012,12（12）:28-31.

[2]張耀光,劉巖,李春平,董麗晶.中國(guó)海洋油氣資源開發(fā)與國(guó)家石油安全戰(zhàn)略對(duì)策[J].地理研究,2013,22（11）:297-304.

[3]何沙,吉安民,楊結(jié).基于我國(guó)石油對(duì)外依存度的石油安全策略研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2011,13（10）:11-66.

[4]呂福亮,賀訓(xùn)云,武金云,孫國(guó)忠,王根海.深水油田開發(fā)工程簡(jiǎn)析一以安哥拉吉拉索爾油田為例[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2012,30（07）:600-602.