“TIGER”號(hào)深水鉆井船錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程世明 潘方豪 殷俊俊

（中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海200011）

“TIGER”號(hào)深水鉆井船錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程世明 潘方豪 殷俊俊

（中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海200011）

海洋深處是石油開發(fā)的寶藏，因此人們對(duì)深水鉆井船的需求也日益增加。錨泊定位系統(tǒng)被許多鉆井船所采用，是鉆井船的重要組成部分。文章闡述“TIGER”號(hào)深水鉆井船錨泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，為同類型船錨泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析提供參考。

深水鉆井船；錨泊定位系統(tǒng)

引 言

鉆井船是具有傳統(tǒng)船形的鉆井裝備，在船體舯部有月池開口用于鉆井作業(yè)，具有可變載荷大和機(jī)動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于深遠(yuǎn)海的油氣勘探開發(fā)。鉆井船在鉆井作業(yè)時(shí)，需具備一定的定位能力，即在風(fēng)、浪、流環(huán)境載荷的作用下保持一定范圍內(nèi)的水平位移，以免造成鉆井隔水管的損壞。

目前，深水鉆井船的定位方式包含錨泊定位和動(dòng)力定位兩種，其中動(dòng)力定位的應(yīng)用更為廣泛。錨泊定位由于具備成本低廉且無環(huán)境污染的優(yōu)勢(shì)，從而得到較多應(yīng)用。海洋鉆井平臺(tái)在發(fā)展過程中主要有傳統(tǒng)的懸鏈線和張緊索系泊系統(tǒng)。“TIGER”號(hào)深水鉆井船就采用懸鏈線錨泊定位方式。鉆井船為船形裝置，不同方向所受環(huán)境力差別很大，所以其布錨方式與平臺(tái)裝置不同，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以考慮。錨泊定位系統(tǒng)的確定主要取決于船型、環(huán)境條件（波高、周期、風(fēng)速、流速、水深等）和作業(yè)要求，現(xiàn)介紹該船錨泊定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 鉆井船概況

“TIGER”號(hào)鉆井船屬緊湊型鉆井船，采用前傾首柱、方尾和首樓型式，具備無限航區(qū)能力，采用柴電推進(jìn)系統(tǒng)。該船在東南亞海域作業(yè)，設(shè)計(jì)作業(yè)水深914 m（3 000 ft），最大作業(yè)水深可擴(kuò)展至1 524 m（5 000 ft）。“TIGER”號(hào)鉆井船的主尺度如表1所示，總布置見圖1。

表1 “TIGER”號(hào)鉆井船主尺度 m

圖1 “TIGER”號(hào)鉆井船總布置概貌圖

1.2 作業(yè)工況

在進(jìn)行定位錨設(shè)計(jì)之前，必須確定鉆井船的作業(yè)工況，此處作業(yè)工況即為鉆井船作業(yè)時(shí)的環(huán)境條件。

“TIGER” 號(hào)鉆井船作業(yè)于東南亞海域。東南亞海域的氣候以季風(fēng)為主，但是易出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)。在每年11月到次年3月期間以東北方向季風(fēng)為主，5月到10月以西南方向季風(fēng)為主，且東北方向季風(fēng)更為惡劣。因此在錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選取十年一遇的東北方向季風(fēng)海況為作業(yè)工況。該船設(shè)計(jì)為出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)時(shí)停止作業(yè)，所以僅選取一年一遇臺(tái)風(fēng)海況進(jìn)行錨泊系統(tǒng)的校核，即為自存工況。作業(yè)工況和自存工況的風(fēng)浪流條件見表2、表3。

表2 東北方向季風(fēng)海況（作業(yè)工況）

表3 一年一遇臺(tái)風(fēng)海況（自存工況）

1.3 錨泊形式

參考國(guó)外相似鉆井船的錨泊系統(tǒng)以及相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，“TIGER” 號(hào)初步選用8點(diǎn)定位方式，如圖2所示。錨索為鋼絲繩+錨鏈組合系統(tǒng)，具體參數(shù)見表4。

表4 纜-鏈錨索系統(tǒng)組成及參數(shù)

2 錨泊系統(tǒng)分析

本船錨泊系統(tǒng)根據(jù)ABS相關(guān)規(guī)范和美國(guó)石油學(xué)會(huì)API-RP-2SK進(jìn)行設(shè)計(jì)。“TIGER”號(hào)在發(fā)生臺(tái)風(fēng)時(shí)撤離，該錨泊系統(tǒng)分別按照作業(yè)工況和自存工況進(jìn)行分析，包含完整工況和單纜破斷工況。

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

裝置偏移的限制要求是由立管等水下設(shè)備的限制條件確定的。極限張力以錨索最小破斷強(qiáng)度（MBS）的百分率表示。ABS規(guī)范、API-RP-2SK用于不同工況、準(zhǔn)靜力分析方法的極限張力和等效安全系數(shù)以及拖曳埋置式錨的安全系數(shù)列于表5。

圖2 “TIGER”號(hào)鉆井船布錨示意圖

表5 極限張力和安全系數(shù)

2.2 錨泊系統(tǒng)分析結(jié)果

采用準(zhǔn)靜力分析法，經(jīng)過分析軟件計(jì)算，具體分析結(jié)果見表6以及下頁表7。

表6 錨泊分析結(jié)果 —— 十年一遇季風(fēng)條件（作業(yè)工況）

表7 錨泊分析結(jié)果 —— 一年一遇臺(tái)風(fēng)條件（自存工況）

表6、表7中的數(shù)據(jù)表明，作業(yè)工況和自存工況下環(huán)境載荷為NE、N-NE方向時(shí)錨索張力的安全系數(shù)及錨的載荷滿足ABS/API-RP-2SK的要求。

3 錨泊系統(tǒng)配置和布置

根據(jù)定位分析確定“TIGER”號(hào)錨泊系統(tǒng)最終配置如下：

（1）錨：12 t Stevpris Mk6大抓力錨8只；

（3）錨絞車：雙滾筒電動(dòng)錨絞車4臺(tái)；

除以上主要設(shè)備外，錨泊定位系統(tǒng)還包括立式絞盤、錨架、羊角滾輪導(dǎo)纜器和錨鏈管等輔件。

3.1 錨泊系統(tǒng)布置

“TIGER”號(hào)鉆井船8點(diǎn)錨泊定位系統(tǒng)首尾各4點(diǎn)，首部與尾部布置類似，本文僅以尾部布置為主進(jìn)行介紹。尾部錨泊設(shè)備布置于主甲板，4臺(tái)導(dǎo)纜/鏈器依次排列于船尾，將錨索引向船外與錨連接。2臺(tái)雙滾筒電動(dòng)錨絞車布置于尾部絞車艙。尾部錨泊系統(tǒng)具體布置見下頁圖3。

3.2 錨絞車

本船配備4臺(tái)雙滾筒電動(dòng)錨絞車。該錨絞車容繩量為3 000 m（15層），支持負(fù)載為660 t。低速狀態(tài)下，中間層（第8層）的拉力為180 t，只能收存鋼絲繩，可在機(jī)旁操作或駕駛室控制，附屬設(shè)施有錨索張力測(cè)量及指示儀、錨索拋出長(zhǎng)度指示儀、錨索拋出速度指示儀等。該錨絞車的外形及各主要部件見下頁圖4。

3.3 導(dǎo)纜/鏈器

導(dǎo)纜/鏈器是將錨索從船內(nèi)引出船外的導(dǎo)向裝置。本船配置的導(dǎo)纜/鏈器允許89 mm鋼絲繩和76 mm錨鏈通過，水平安裝于甲板邊緣。該導(dǎo)纜/鏈器的外形如圖5所示。

圖3 “TIGER”號(hào)鉆井船尾部錨泊布置

圖4 “TIGER”號(hào)鉆井船雙滾筒電動(dòng)錨絞車

圖5 “TIGER”號(hào)鉆井船水平導(dǎo)纜/鏈器

4 結(jié) 論

深水鉆井船采用錨泊定位方式有利有弊，但錨泊定位方式具有成本低廉、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，故在許多深水鉆井船上仍然得到應(yīng)用。本文以“TIGER”號(hào)鉆井船為工程對(duì)象，闡述了錨泊定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析過程，并給出錨泊系統(tǒng)在船上的具體布置。本文的研究結(jié)果可為相似深水鉆井船或工程船的錨泊定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

［1］ABS.Rules for Building and Classing Mobile Offshore Drilling Units ［S］.2012： 160-163.

［2］American Petroleum Institute.API RP 2SK［S］.2005.

［3］嚴(yán)傳續(xù)，錢宏，項(xiàng)軍毅，等.鋪管船錨泊定位系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究［J］.中國(guó)造船，2010（1）：84-93.

［4］潘方豪.“LUCKY ANGEL”半潛駁的錨泊設(shè)計(jì)［J］.船舶，2006（1）：54-56.

［5］邱崚，唐軍.300 000 DWT浮船塢的錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.船舶設(shè)計(jì)通訊，2010（增刊）：75-90.

Design of anchor mooring system for deep-water drilling ship “TIGER”

CHENG Shi-ming PAN Fang-hao YIN Jun-jun
(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)

The deep-water drilling ships become increasingly demanded because there is treasure of oil development in deep ocean.Anchor mooring positioning system has been used by many drilling ships as important components.This paper elaborates the design procedure of the anchor mooring positioning system for deep-water drilling ship “TIGER”, which can provide references for the design and analysis of the anchor mooring positioning system on the similar deep-water drilling ships.

deep-water drilling ship; anchor mooring positioning system

U664.4

A

1001-9855（2016）06-0081-06

2016-06-15；

2016-07-19

程世明（1989-），男，助理工程師，研究方向：船舶與海洋工程舾裝設(shè)計(jì)與研究。潘方豪（1978-），男，研究員，研究方向：船舶與海洋工程舾裝設(shè)計(jì)與研究。殷俊?。?982-），男，工程師，研究方向：船舶與海洋工程舾裝設(shè)計(jì)與研究。

10.19423/j.cnki.31-1561/u.2016.06.081