李輝

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200120）

0 引言

隨著海洋工程在國內(nèi)的蓬勃發(fā)展，越來越多的國內(nèi)各大科研院所、制造單位開始涉足海工領(lǐng)域，大批量的鉆井平臺等海工產(chǎn)品[1]矗立在各大船廠的碼頭邊。對于鉆井平臺懸臂梁的安裝，傳統(tǒng)方法費(fèi)時費(fèi)力，經(jīng)濟(jì)性差，尋找一種簡便、高效的新的安裝方法，是需要研究的課題之一。

鉆井平臺的懸臂梁、鉆臺、井架（以下簡稱懸臂梁組件）位于鉆井平臺的上方，是鉆井平臺的主要采油單元[2]，見圖1。

圖1 自升式鉆井平臺總布置圖Fig.1 General layout of self-elevating drilling platform

懸臂梁組件的傳統(tǒng)安裝方式是將鉆井平臺?？吭诖a頭邊，由大型浮吊將懸臂梁、鉆臺、井架逐件吊裝安裝。懸臂梁組件傳統(tǒng)安裝方式有以下不足之處：1）懸臂梁組件的安裝需使用5 000 t以上大型浮吊，該類浮吊市場資源少，施工時間難以保證，費(fèi)用高；2）懸臂梁組件總重達(dá)3 000余t，吊裝安裝時，受浮吊吊高、吊重的限制，懸臂梁、井架和鉆臺需分別吊裝，在水上再進(jìn)行總拼，水上作業(yè)時間長，效率低，對各使用設(shè)備的要求高，且浮吊在吊裝作業(yè)和吊裝轉(zhuǎn)移過程中，需要多艘拖輪全程配合，遠(yuǎn)不如陸地上施工方便；3）由于鉆井平臺主甲板上各種管線、構(gòu)件密布，用浮吊吊裝方式垂直向下安裝懸臂梁時，懸臂梁會與眾多構(gòu)件干涉，需臨時拆除相關(guān)管路、構(gòu)件，拆除、恢復(fù)工作量大，且將懸臂梁在吊裝狀態(tài)下自外向內(nèi)推移至其基座滑槽中比較困難。

為解決懸臂梁組件水上安裝所存在的弊端，降低施工成本，課題組研發(fā)了將懸臂梁、鉆臺、井架一體式平板滑移安裝的方法，實(shí)現(xiàn)了懸臂梁、鉆臺、井架的一體式直接安裝。采用這種新型安裝方法，不需動用大型浮吊，也不需拖輪配合，隨時可進(jìn)行安裝，操作非常方便。其原理是依據(jù)懸臂梁工作時需從鉆井平臺內(nèi)部的停機(jī)位置外伸到鉆井平臺外部的工作位置，不工作時則需將其從外部的工作位置回縮到鉆井平臺內(nèi)部的停機(jī)位置，在安裝時，利用平板滑移裝置[3]，使其與鉆井平臺上的懸臂梁專用伸縮通道正對，通過牽引系統(tǒng)[4]，將懸臂梁組件直接沿懸臂梁的專用伸縮通道滑移到指定位置進(jìn)行安裝，用此方式懸臂梁組件不與鉆井平臺上的各種管線、構(gòu)件干涉，并且一次性整體直接安裝到位，是到目前為止最為方便易行的懸臂梁組件安裝方法。

1 安裝方法及特點(diǎn)

本安裝方法是將懸臂梁、鉆臺、井架在碼頭上完成總裝，在其下方滑靴處鋪設(shè)兩排滑道梁，將懸臂梁組件整體下放到滑道梁上[5]，并安裝懸臂梁組件牽引系統(tǒng)。然后調(diào)節(jié)過渡駁船吃水，使其與碼頭面保持水平，通過牽引系統(tǒng)，將懸臂梁組件從碼頭直接牽引滑移到過渡駁船上[6]。隨后，在過渡駁船與鉆井平臺均處于漂浮狀況下，通過壓排水系統(tǒng)調(diào)節(jié)過渡駁船與鉆井平臺水平，將懸臂梁組件從過渡駁船向鉆井平臺牽引，直至滑移到鉆井平臺上的指定位置進(jìn)行安裝，見圖2。

圖2 懸臂梁滑移安裝圖Fig.2 Drawing for cantilever beam sliding installation

懸臂梁組件新型滑移安裝方法的應(yīng)用，極大提升了鉆井平臺懸臂梁組件的制造及安裝效率，減少了人工、大型浮吊等設(shè)備的投入，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，填補(bǔ)了鉆井平臺懸臂梁安裝領(lǐng)域的空白。

該安裝方法的特點(diǎn)如下：

1）不需要使用浮吊、拖輪等大型設(shè)備，也不需要在水上進(jìn)行總裝作業(yè)，僅需利用平板滑移系統(tǒng)，將懸臂梁組件在碼頭拼裝成整體，一次安裝到位，經(jīng)濟(jì)性好；

2）平板滑移系統(tǒng)設(shè)置有保險回拉裝置，在遇到障礙或其他特殊工況需要調(diào)整時，可對懸臂梁組件進(jìn)行回拉，可進(jìn)可退，安全性高；

3）可突破碼頭前沿水深不足的限制，通過在鉆井平臺和碼頭間設(shè)置一個吃水較小的過渡駁船，使吃水較大的鉆井平臺在距碼頭更遠(yuǎn)的深水區(qū)域進(jìn)行懸臂梁組件的滑移安裝作業(yè)；

4）可突破碼頭前沿區(qū)域地質(zhì)強(qiáng)度不足、難以滿足平臺插樁要求的限制，鉆井平臺無需在碼頭前沿插樁，可采用漂浮方式進(jìn)行懸臂梁組件的滑移安裝；

5）由于鉆井平臺自身調(diào)載能力有限，在浮態(tài)下難以適應(yīng)潮水的漲落，不能保持與碼頭面水平，采用該安裝方法可突破鉆井平臺調(diào)載能力不足的限制，將整個滑移過程分解為兩步，首先用調(diào)載能力強(qiáng)且能滿足漲落潮要求的過渡駁船在碼頭和鉆井平臺間墊檔，將懸臂梁組件從碼頭先牽引到過渡駁船上；然后在過渡駁船與鉆井平臺均處于漂浮狀態(tài)下，再將懸臂梁組件從過渡駁船牽引到鉆井平臺上指定位置進(jìn)行安裝；

6）相對于傳統(tǒng)浮吊散件吊裝的安裝方式，使用本安裝方法，懸臂梁、鉆臺、井架的拼裝可完全使用碼頭上的門機(jī)、龍門吊等固定設(shè)備，提前在碼頭上拼裝成一個整體，然后再直接滑移安裝到鉆井平臺上，無需在水上進(jìn)行拼裝，減少了水上作業(yè)時間及水上設(shè)備的使用；

7）傳統(tǒng)懸臂梁組件安裝方式，因受浮吊吊高、吊重及回轉(zhuǎn)半徑的限制，不得不使用大型浮吊或用多臺浮吊抬吊吊裝，且需對三大部件分件吊裝，而大型浮吊的使用費(fèi)用高昂。使用該安裝方法則不受以上條件限制，直接將懸臂梁組件整體從碼頭經(jīng)過渡駁船直接牽引到鉆井平臺上進(jìn)行安裝，節(jié)約了大量的浮吊使用費(fèi)用；

8） 在鉆井平臺主甲板上，各種構(gòu)件布置緊密，使用浮吊吊裝安裝會面臨干涉物過多和卡槽難以對位的狀況，而該安裝方法所采用的平板滑移安裝則是將懸臂梁組件沿其專用作業(yè)通道中進(jìn)入，不與其它構(gòu)件干涉，克服了浮吊吊裝時存在的問題；

9）采用該安裝方法，懸臂梁組件是經(jīng)過渡駁船然后滑移到鉆井平臺上的，由于過渡駁船和鉆井平臺二者都是漂浮狀態(tài)，同漲同落，不受漲落潮速度和潮差的限制，滑移時有充足的時間去調(diào)節(jié)二者水平，突破了作業(yè)窗口期的限制；

10） 不同于浮吊吊裝時懸臂梁的浮動狀態(tài)，采用該安裝方法，懸臂梁組件底部始終被滑道梁托住，不論在垂直方向還是在水平方向都處于穩(wěn)定狀態(tài)，能準(zhǔn)確與鉆井平臺上的卡槽對位及安裝。

2 具體實(shí)施方式

安裝系統(tǒng)主要由滑道梁（配高分子滑板）2 排、墊梁2 排、防偏擋架2 排、錨絞機(jī)4 臺（配鋼絲繩）、牽引滑車8 件、牽引耳板8 組、測高裝置4套、測力裝置2 件、過渡駁船1 艘等9 部分組成。見圖2~圖4。

圖3 防偏裝置Fig.3 Anti deviation device

圖4 滑道布置圖Fig.4 Layout for sliding way

滑道梁是用于懸臂梁組件滑移的載體，鋪設(shè)在碼頭及過渡駁船上，滑移時將懸臂梁組件從總裝胎架下放到附有高分子自潤滑材料的滑道梁上進(jìn)行滑移。墊梁用于調(diào)節(jié)懸臂梁組件距過渡駁船甲板面的高度，根據(jù)潮高和碼頭水深的實(shí)際情況，通過選取合適高度的墊梁，將過渡駁船的吃水控制在許用范圍內(nèi)。在碼頭及過渡駁船上適當(dāng)間隔設(shè)置防偏擋架，用于確保懸臂梁組件能按直線進(jìn)行滑移而不發(fā)生偏斜，與鉆井平臺上的懸臂梁通道順利對位。錨絞機(jī)、牽引滑車、牽引耳板一起組合成懸臂梁組件滑移的牽引系統(tǒng)，對懸臂梁組件進(jìn)行牽引。測高裝置用于實(shí)時監(jiān)測過渡駁船甲板面是否與碼頭面等高、高差的具體數(shù)據(jù)，做為過渡駁船調(diào)載依據(jù)。測力裝置用于實(shí)時監(jiān)測牽引鋼絲繩上的牽引力大小，對牽引力過大或左右不平衡進(jìn)行預(yù)警，以便及時調(diào)整。過渡駁船則作為碼頭與鉆井平臺的中轉(zhuǎn)站，先將懸臂梁組件從碼頭滑移到調(diào)載能力強(qiáng)的過渡駁船上，再將懸臂梁組件從過渡駁船滑移到吃水大且調(diào)載能力弱的鉆井平臺上進(jìn)行安裝。實(shí)施步驟如下：

1）碼頭滑移。提前在碼頭上懸臂梁滑靴對應(yīng)位置鋪設(shè)2 排滑道梁，滑道梁下可根據(jù)懸臂梁組件實(shí)際總裝高度要求布置合適的墊梁；在懸臂梁、鉆井平臺主甲板、碼頭上設(shè)置牽引耳板，以便對懸臂梁組件進(jìn)行牽引；在碼頭上布置牽引錨絞機(jī)，以便提供牽引動力；在牽引耳板之間連接滑車、鋼絲繩并安裝測力裝置，以便將牽引力放大并調(diào)控牽引力大小。然后將懸臂梁組件從總裝胎架下落到滑道梁上，錨絞機(jī)通過牽引系統(tǒng)將懸臂梁組件從碼頭后場總裝位置牽引到碼頭前沿。

2）從碼頭前沿滑移上過渡駁船。需在駁船上對應(yīng)位置鋪設(shè)2 排滑道梁及墊梁，并按規(guī)定間距設(shè)置防偏擋架，在懸臂梁組件從碼頭前沿滑移上駁過程中，要及時對過渡駁船進(jìn)行調(diào)載，克服潮水漲落和荷載變化對駁船吃水造成的影響，始終保持碼頭滑道梁和駁船滑道梁上表面齊平，期間可通過測量裝置[7]實(shí)時監(jiān)測。

3）從駁船滑移上鉆井平臺進(jìn)行安裝。此時鉆井平臺和過渡駁船均處于漂浮狀態(tài)，二者需用纜繩帶緊，并與碼頭系固。在懸臂梁組件滑移安裝過程中，由于荷載的變化，要通過過渡駁船及鉆井平臺各自的調(diào)載系統(tǒng)，隨時調(diào)節(jié)二者水平、等高，以便滑移。懸臂梁組件滑移到鉆井平臺后，要從鉆井平臺的懸臂梁卡槽中穿過，以抵達(dá)安裝位置并進(jìn)行安裝[8]。

3 效益、市場競爭力分析

該安裝方法是對傳統(tǒng)懸臂梁安裝方式的一次突破，在鉆井平臺處于浮態(tài)下進(jìn)行安裝，不需插樁，可克服碼頭前沿水深限制，可有效提升市場競爭力。

與懸臂梁傳統(tǒng)安裝方式比較，新的安裝方式將大量的水上作業(yè)改為在陸地上進(jìn)行，節(jié)省了大量的水上安裝時間，降低了作業(yè)成本及作業(yè)難度，作業(yè)效率也得到大大提高。

采用新的安裝方法，使懸臂梁組件的安裝不再受制于浮吊等大型設(shè)備，可根據(jù)制造需要，隨時進(jìn)行懸臂梁組件安裝，節(jié)省了大量的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)語

大型鉆井平臺懸臂梁新型安裝方法為振華重工首創(chuàng)，已申請國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利。新型安裝方法克服了傳統(tǒng)安裝方法費(fèi)時、費(fèi)力、經(jīng)濟(jì)性差、受制于浮吊等大型設(shè)備的不足，具有較好的市場應(yīng)用前景。