海洋石油119精準落墩工藝

陳廣寧，苗 蕾

(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

0 引 言

海洋石油119是中國海洋石油總公司自主開發(fā)的深水浮式生產(chǎn)儲卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)，是開發(fā)南海流花16-2油田的重要設施，其總重約5.1×104t，主要由上部模塊、船體、單點系統(tǒng)和水下生產(chǎn)系統(tǒng)組成，效果圖如圖1所示。船體主尺度為255.0 m×48.9 m×26.6 m(長×寬×高)，重量為3.7×104t，在青島北海船舶重工有限責任公司建造完成后濕拖至海洋石油工程(青島)有限公司碼頭完成5個模塊的吊裝，然后進入船塢進行船體的二次精準落墩，在船塢內(nèi)完成剩余模塊和單點的集成。FPSO的二次落墩本身是一種常規(guī)操作，難度并不高，然而單點安裝對于月池的精度[1]要求非常高，這使得該船體的精準落墩成為了一項較大的挑戰(zhàn)。

圖1 海洋石油119效果圖

1 船體進塢前的準備

1.1 船體定位準備

(1) 船體定位標記點設置

海洋石油119(簡稱“HYSY 119”)船體在船塢內(nèi)漂浮前，完成船體5個定位標記點的設置：在標記點2、標記點4和標記點5的位置設置標尺；在標記點1和標記點3的位置設置靶紙。具體如圖2所示。在標記點2和標記點4主要通過全站儀實現(xiàn)船體進塢落墩時的精準定位數(shù)據(jù)測量，在標記點1和標記點3主要通過測距儀實現(xiàn)船體中心線與船塢中心線的平行數(shù)據(jù)測量，標記點5為備用標記點。

圖2 HYSY 119船體定位標記點示例

(2) 定位地標設置

根據(jù)船體定位標記點的布置并結(jié)合HYSY 119在船塢內(nèi)的布置，在船塢南側(cè)的裝焊平臺上進行定位地標設置，如圖3所示。

圖3 船塢南側(cè)定位地標設置示例

1.2 船體調(diào)平準備

(1) 甲板調(diào)平裝置設置

為保證HYSY 119的落墩精度，盡可能減少月池區(qū)域的落墩變形，要求在落墩時船體的橫傾在±15 mm以內(nèi)、縱傾在±50 mm以內(nèi)。在船體漂浮前提前設置調(diào)平水箱和10個調(diào)平標記點并在調(diào)平標記點處設置標尺；在船中設置調(diào)平水箱，通過水管與10個調(diào)平標記點連接，根據(jù)U形管的原理，通過讀取標記點處的數(shù)據(jù)，監(jiān)控船體整體水平。圖4為調(diào)平水箱和調(diào)平標記點的布置圖。

圖4 調(diào)平水箱和調(diào)平標記點布置

(2) 壓載艙內(nèi)臨時水尺設置

在碼頭吊裝5個模塊期間以及進塢落墩前，需要使用壓載水對HYSY 119進行調(diào)平。因此，根據(jù)配載方案須提前在壓載艙內(nèi)設置臨時水尺，以保證船體調(diào)平工作的順利進行。

2 拖航移位

2.1 拖力校核

(1) 根據(jù)《船舶進出塢作業(yè)安全規(guī)程》CB 4293—2013要求，船舶進出塢時的風速(風力)≤7.9 m/s(4級風)[2]；同時查詢《青島基地三期水工結(jié)構設計說明書》得知，在大潮期灣內(nèi)平均流速為0.1 m/s。風向和流向設定為船舶的最大受力狀態(tài)，即垂直于船舶縱剖面。經(jīng)與引航站進行充分溝通，選擇5條拖力分別為60 t的拖船完成HYSY 119的拖航移位和精準落墩工作，拖船編號依次為①～⑤。

(2) 正常工況下拖船能力核算。在正常拖航作業(yè)過程中，風力按4級考慮，風速取上限為7.9 m/s，流速按照灣內(nèi)平均流速考慮，即流速取0.1 m/s。校核過程如下：船舶所受橫向風力Fw1=340.23 kN；船舶所受橫向水流力Fc1=10.98 kN。因此，船舶的最大受力F1=Fw1+Fc1=340.23 kN +10.98 kN =351.21 kN (35.84 t)。已知5條拖船的總拖力T1為300 t，安全作業(yè)因數(shù)n1=T1/F1=300 t /35.84 t ≈8.37，拖船拖力滿足作業(yè)要求。

(3) 遭遇陣風時拖船應急能力核算。在拖航作業(yè)過程中可能遭遇陣風狀況，按陣風7級考慮，風速取上限為17.1 m/s。校核過程如下：船舶所受橫向風力Fw2=1 594.26 kN；船舶所受橫向水流力Fc2=10.98 kN。因此，船舶的最大受力F2=Fw2+Fc2=1 594.26 kN +10.98 kN=1 605.24 kN(163.8 t)。已知5條拖船的總拖力T2為300 t，安全作業(yè)因數(shù)n2=T2/F2=300 t/163.8 t≈1.83，拖船拖力滿足應急要求。

2.2 拖航移位步驟

(1)拖船②/④控制HYSY 119進行碼頭解纜作業(yè)，如圖5所示。與此同時，拖船①/③/⑤打開塢門并將其固定至碼頭相應位置。

圖5 拖船頂推解纜示例

(2) 拖船①/③/⑤移動塢門至碼頭并完成系泊后，航行至HYSY 119?？课恢?。拖船③行駛至該船右舷旁靠，艏艉帶纜。拖船①/⑤頂推HYSY 119，完成其解纜作業(yè)。如圖6所示。

圖6 HYSY 119解纜示例

(3) 拖船①/⑤保持頂推狀態(tài)，控制HYSY 119。拖船②/④按照指令開始放拖纜。

(4) 拖船②/④拖拉HYSY 119離岸一定距離。拖船①/⑤航行至其右舷進行帶纜。如圖7所示。

圖7 拖船帶纜示例

(5) 5條拖船按指令將HYSY 119移位至船塢塢口，如圖8所示。

圖8 HYSY 119移位至船塢塢口示例

(6) 根據(jù)風向和風力情況，在船塢塢口東側(cè)進行掉頭，使用5條拖船將HYSY 119調(diào)整至垂直于塢門方向，使船尾退向塢口，當船尾距離塢門分別為80 m、60 m、40 m和20 m時，航速[3]應分別控制在5.0 cm/s、4.0 cm/s、3.0 cm/s和2.0 cm/s以內(nèi)。當HYSY 119船尾與塢口齊平時，航速為0 cm/s，系帶于引船小車上。

3 進塢精準落墩

(1) 船塢注水并開啟塢門，將塢門移動至碼頭進行臨時系泊帶纜。開啟塢門如圖9所示。

圖9 開啟塢門示例

(2) 通過拖船將HYSY 119拖至距離船塢塢口20 m處后保持船位，利用帶纜艇將船尾4條纜繩分別帶至1#和2#引船小車上，如圖10所示。

圖10 船尾系帶引船小車示例

(3) 拖船①控制船首，拖船②/③控制HYSY 119緩慢進塢，避免進塢過程中產(chǎn)生的水流沖倒塢墩。HYSY 119以≤15.0 cm/s的速度勻速向塢內(nèi)行駛，當船尾距就位位置20 m時，HYSY 119即刻停穩(wěn)。

(4) HYSY 119船尾系帶1#、3#定位鋼纜，船首系帶4#定位鋼纜。圖11為3條定位鋼纜系帶示例。

圖11 3條定位鋼纜系帶示例

(5) 拖船②/③駛離船塢后使用帶纜艇協(xié)助系帶2#定位鋼纜，如圖12所示。

圖12 系帶2#定位鋼纜示例

(6) HYSY 119以≤7.5 cm/s的速度勻速行駛，艏部鋼纜在受力狀態(tài)下緩慢松開，艉部鋼纜同步絞纜，保留拖船①控制船首。當該拖船尾部距離臨時塢門15 m時，HYSY 119停止前進，利用4個30 t定位絞盤以點動的方式將HYSY 119拖至預定位置后安裝塢門。

(7) 根據(jù)調(diào)平水箱的U形管讀數(shù),調(diào)整壓載艙內(nèi)的壓載水，使船體的橫傾在±15 mm以內(nèi)[4]、縱傾在±50 mm以內(nèi)。然后開啟船塢的2臺主泵排水，當船底距塢墩500 mm時進行HYSY 119的粗定位測量[5]。根據(jù)定位測量結(jié)果，利用4個30 t定位絞盤進行該船的初步定位。

(8) 當定位偏差在100 mm以內(nèi)時，船塢內(nèi)的水排放至HYSY 119底部距塢墩200 mm處；當定位偏差在40 mm以內(nèi)時，船塢內(nèi)的水排放至船底距塢墩100 mm處，接著開啟單泵緩慢排水至船體落墩。然后，船塢內(nèi)繼續(xù)排水，當水位下降至300 mm時(此時HYSY 119已落至塢墩上)，測量其定位偏差和水平狀態(tài)，要求定位偏差≤50 mm，如不滿足，船塢內(nèi)再次放水，重復上述步驟直至滿足要求。最后，排空船塢內(nèi)的所有海水，實現(xiàn)HYSY 119的精準就位。

4 結(jié) 論

目前，船體進塢二次落墩技術比較成熟，一般落墩精度要求控制在100 mm以內(nèi)(塢墩寬度通常為500 mm)，而對于落墩后的船體水平和變形情況通常無具體要求，也一直未得到重點關注，更沒有相關經(jīng)驗數(shù)據(jù)可參考。由于HYSY 119采用船體集成型SIT(Ship Interpret Turret)內(nèi)轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)(在世界范圍內(nèi)技術較為復雜，集成難度較高的一種單點系統(tǒng))，因此，為保證船體二次落墩后月池區(qū)域的變形和就位位置滿足該單點系統(tǒng)的安裝需要，船體二次落墩后月池區(qū)域的水平度須控制在15 mm以內(nèi)，船體的就位精度須控制在50 mm以內(nèi)。結(jié)合HYSY 119船體實際二次落墩經(jīng)驗，對其精準落墩工藝進行研究，從實際角度制訂各種工藝措施，從而實現(xiàn)了HYSY 119的精準落墩，為后續(xù)該船型的集成和投產(chǎn)提供了技術保障，也為未來更多的浮式產(chǎn)品精準落墩提供一定的借鑒意義。