钻井平台等非自航船舶海上辅助作业研究

季斌 朱晓 余思勤

摘?要: 海洋钻井平台是海洋工程中的一个重要组成部分，其主要作用就是在海洋上面创建一个供钻井设备能够正常工作的支持平台，是石油工业和船舶行业结合的产物，具有很高的科技含量，且大部分移动式钻井平台是没有动力的，必须借助拖轮来实现其活动的目的。而根据不同工程技术作业的要求，装备各种相应的专用设备从事水面、水下各种工程技术作业的工程船，也多数为非自航箱式船，工程船的移动和定位也必须借助拖轮来完成。

随着我国沿海和海上大型施工项目建设的迅速发展，使得大型非自航工程船舶、钻井平台等拖带业务越来越多，且吨位和尺度越来越大，沿海各港口和施工项目之间的拖带任务日益频繁，由于各作业水域的地理环境、水文气象、潮汐及洋流等条件不同，拖轮拖带系、解缆和靠泊平台的操作也不尽相同，现以目前最常用的三用工作船为例，介绍在不同潮流、不同抛锚情况下拖带作业中系、解拖缆的几种方法，对海上航行安全拖带、靠离平台作业、协助工程船抛起锚及定位具有一定的参考价值。

关键词:非自航工程船 钻井平台 三用拖轮 拖带及靠离作业 定位及抛起锚

为了适应沿海和海上大型项目的建设及海上钻探的需求，海上拖带业务、靠离平台装卸业务及大型工程船的抛起锚定位业务需求越来越多，差异性的需求也越来越多，三用拖轮应运而生。三用工作船简称三用拖轮，但它又区别于传统意义上的拖轮。三用工作船造型完美，结构严谨，汇集了海上拖带、甲板载货、对外供给、抢险救助、起抛锚等多种功能于一体。随着现代造船业的高速发展和技术进步，其功能、性能、结构及造型更上一层楼，一些多功能的带有全自动定位（DP）的多用途工作船更是屡见不鲜。先进的三用工作船的出现对于保障海上拖带、海上救助人命，以及货物等等其他的生产活动起到了积极的作用。

近年来，全球石油能源供应吃紧，带动了海上勘探石油业快速发展，海上大型钻井平台和采油平台的生产活动以及无动力工程船和甲板驳船的生产活动都需要三用工作船的支持和协助。为了更清楚地介绍三用工作船对海上移动式钻井平台、固定式采油平台、无动力工程船以及甲板驳船所进行的生产支持，下面就以最常见的普通三用拖轮为例，介绍其工作和生产流程：

1三用拖轮对钻井平台的拖带

大部分移动式钻井平台是没有动力的，也就是说他们需要拖轮的拖带来实现其活动目的。拖轮拖带依据情况，可使用吊拖或绑拖，绑拖的情况是只有一艘拖轮且马力足够，能够带得动被拖物，且被拖物体的结构适合被绑拖。该方法受气象海况等外界条件和被拖物自身条件的影响较大，在海上很少使用，尤其对大型被拖物一般不使用。在港内，一些中小型的被拖物使用得较多。在其他拖轮的协助下，吊拖是比较好的操作方式，这种方式受气象海况等外界条件的影响比较小，操作灵活，安全系数高。钻井平台在被拖带前必须先进行拖航检验，检验拖轮是否适拖，拖曳设备、拖带属具、主辅机侧推器能否正常工作，平台是否适拖。检验合格后，有拖航指挥小组到主拖航船进行拖航作业，辅助拖轮护航并协助主拖轮。钻井平台在主拖轮的拖带下到达预定井位后，先进行初就位。由辅拖轮给它抛几个定位锚后，通过调整定位锚来进行二次就位即精确就位，使钻井平台靠到采油井架旁边，而后将其桩腿扎根到海泥里面15米左右，将平台固定，平台由水面升起，调整钻塔到达采油井架上面进行打井作业。

2 三用拖轮靠泊钻井平台的方法

作业海域的海况、风向风速及潮流的流向流速的因素，决定三用拖轮采取何种方式来靠泊钻井平台。

钻井平台上打井作业需要的材料都是由三用拖轮供给的，诸如钻杆、钻梃、隔水管、大小套管、钻井水、泥浆、土粉、石灰石、重晶石、水泥、生活水、探井设备、固井设备、完井设备等物料。三用拖轮是如何将这些物料供给平台的呢? 靠泊方式的选择应考虑靠泊作业前的安全评价要求，也应考虑不同靠泊方式所适用的不同范围、应满足的基本条件，以及特殊要求。

三用拖轮一般都采用船首抛锚船尾带缆，船尾靠泊平台，原因是平台所需的物料都装在尾部甲板。该方法是三用拖轮常用的操作方法，也是关键性操作，需要很好的操作经验，因为它需要船首船尾驾驶台以及平台各方良好的配合，稍有不慎就会造成锚链断裂，损坏锚机；船尾触碰平台，船尾平台缆绳断裂造成作业人员受伤等不良事故。所以，船长对每次抛锚带缆都应该认真有备而作，这里仅对操作中的某些步骤和要点做些说明，不妥之处请同仁批评指正。首先要了解需要靠泊的平台面方位线的度数，计算本船垂直于该方位时的船首向，了解该抛锚点附近有无海底电缆，抛锚时注意远离；该处水深多少，需不需要备锚。如果水深不超过25米，不需要备锚，抛锚时控制倒速不超过1节；如果水深在25～70米之间，抛锚前先将锚送到接近海底约5米左右的位置，抛锚时控制倒速不超过0.5节；如果水深超过70米，则抛锚带缆基本不能用了，因为水深所需的锚链较长，普通锚机的功率不够，船尾带上缆后，船首距离锚点比较远，锚机收不起锚链，导致锚链不紧，船首随着风流摆动，船位定不住，抛锚带缆就失去了意义。

2.1 船首抛锚，船尾带缆：船长操纵船舶达到平台正横越

0.18～0.20海里左右，将船尾摆正，船首尾向几乎垂直于平台面，使用车舵侧推器微调船位，寻找抛锚的位置基本上靠近平台的吊车，位置合适后将锚抛下，待锚入地后放出适量锚链，调整刹车松紧度，让锚链跟随船舶的运动而运动，船向后倒则锚链跟着走，船不动则锚链不动，到达距离平台约20米左右控制倒速在0.5节，慢慢向平台靠近，一般距离平台面约2～3米左右（有时需要更近），将平台的缆绳用其吊车输送到三用拖轮船尾缆桩，甲板作业人员将缆绳挽桩，一般需要挽4道，才能保证缆绳牢固。在带缆过程中，船长必须将船尾稳住，不能让船有前进后退、左右横移的速度，否则缆绳就带不上，并且容易对甲板作业人员造成伤害。缆绳一般带两根，左右各一，这样既安全又牢靠。缆绳带好后，注意防止缆绳与甲板面和缆桩磨损，防止断缆，一旦发现磨缆，应该对缆绳进行防磨保护，备车。缆绳带好后，船长仍然用车控制船位，防止尾部触碰平台桩腿，命令船首绞锚将锚链收紧，等锚链收紧后，船首将锚链方向和出链长度报告驾驶台，停车观察船位是否稳住，稳住后，就可以完车进行货物装卸和其他生产活动了。靠妥平台后，应该加强值班，密切注意本船和周围环境，注意收听气象海况。如果气象和外界环境条件不允许靠泊作业，应该与平台协商，迅速解缆离开平台。

2.2不抛锚不带缆，机动靠泊平台：如果当时气象条件比较恶劣，诸如风力较大、涌浪较大、流速流向不适合抛锚带缆作业等一些情况，缆绳带上后，由于船舶上下起伏，左右摇摆，缆绳受力较大，而且容易磨缆，缆绳坚持不了多长时间就会断裂，不能进行正常作业，而且对于甲板现场作业者容易造成伤害，这是安全生产所不允许的。另外，如果该地域附近海底有电缆和管线，不能抛锚，那么三用工作船如何完成对平台物料供应呢？

如果作业海域条件不允许三用工作船抛锚靠泊平台，那就需要不抛锚不带缆，机动靠泊平台，也就是说三用拖轮到达平台下面后，船长使用车舵和侧推器将船舶定住，稳定在平台的吊车能够够到甲板货物的地方，让平台的管线能够连接在三用拖轮的对外供给的管线接口上，实施供给操作，这种作业方式需要操作者很高的作业技术和经验，不达到一定的熟练程度，极易出现安全问题，但是为了生产又不得不为之。对于货轮来说，这种作业方式基本无法实施，但是对于三用工作船来说，由于其性能较好，是可以做得到的。其性能越好，那么其作业越容易越安全。性能好的三用工作船能够将船位稳定在平台所需要的任何地方。我们知道海上无风三尺浪，没风的时候非常少，平流的时间也比较少，船舶由于受到风流的影响，它会随着风流的合力飘移。所以，三用工作船要想将船位稳住，必须克服风流的合力，否则很难达到作业要求。船位稳定到什么程度才能达到作业要求呢？一般的作业要求是船舶前后移动的速度要小于0.1节，船舶左右横移的速度要小于0.2节。如果速度超过0.2节，那么基本上什么也做不了。常用的稳定船位的方法是首先掌握现场的风向风速、流向流速，计算风流的合力线和大小，了解该合力与平台面的夹角，是否有利靠泊且满足平台作业安全要求，如果能够进行安全作业，那么就可以将船开到平台近旁，在风流的合力线上将船位定住。因为在风流的合力线上，船舶没有左右横移的力量，船位不会发生横移，只有前后移动的速度，只要用车控制住前后的速度，就能满足作业要求。这样操作起来，用车简单而且安全，车的负荷也不需要开得很大，能够长时间将船位稳定在平台需要的作业位置，既安全又经济。如果风流的合力线与平台的夹角不适合作业要求，也就是说风流的合力不利于靠泊，这时候又不得不进行作业，那怎么办呢？这时候，性能好的工作船就显示出其优越性了，使用其前后侧推，将船舶左右移动的外力克服掉，用车将船舶前后移动的外力抵消掉，那么船舶就稳定在平台作业所需的地方。该作业方法的缺点是由于使用侧推和主机抵抗外力，侧推负荷较大，而且要长时间用车，一旦设备出现故障，很容易出现安全问题。操作者因为精神集中，容易疲劳，不利于长时间作业。如果是全自动定位工作船（DP），那么只要将风流的方向和速度输入程控设备，计算机将自动把船位稳定在设定的位置，这样就不存在上述缺点。机动靠泊作业需要平台的吊车和拖轮甲板作业者以及拖轮操作者三方面密切合作，统一协调。作业时，保持三方面通信畅通，避免外界干扰。作业者保持正规瞭望，随时向工作船驾驶台报告周围环境情况，一旦发现不安全因素，应该停止作业，待满足作业条件时再靠泊。工作船操纵者应集中精神，做到耳听八方、眼观六路，对船位的移动要提前有所察觉，以便提前用车舵和侧推对其移动进行抑制。如果发现较晚，就可能不利于作业，这对甲板作业者是比较危险的。

3 三用拖轮对无动力工程船所进行的生产支持

首先简单介绍一下工程船，以便读者对其有所了解。工程船一般比较宽，甲板面较宽大，所以其方形系数较大，其上配有大型吊车，吊重一般都超过上百吨，一般其备有拖带龙须链2根、航行锚（主锚）2只、工作锚8只，超大型的工程船配有16只工作锚。工程船的主要功能是海上吊大型重货，铺设海底电缆、海底管线，甲板放置设备和货物作为海上支持平台等。其生产活动主要是通过三用拖轮的拖带和起抛锚来完成的。工程船左右两舷一般配有防碰碰垫或碰球，所以三用拖轮可以平靠其左右舷，因而短距离移泊可以使用绑拖的方法，这样一艘拖轮就可以达到生产目的。

3.1对工程船的绑拖

将拖轮平行靠在工程船的一舷，拖轮的船尾要露出工程船的首尾线3～5米，将缆绳带好，需把缆绳加强，一般首部首缆2根，首倒缆一根加强缆；尾部2根尾缆，依据情况需要加一根尾部倒缆。由于拖轮与工程船捆绑在一起，所以拖轮的操纵性能大大受限，靠泊时应该充分意识到这一点，注意靠泊的速度不要太快，提前采取抑制措施，防止触碰码头和其他设施。这种操作方式需要操作者较高的操作技巧和熟练程度，由于两艘船捆绑在一起，拖轮驾驶台视线被阻挡，所以需要工程船的船首和船尾随时向三用拖轮的驾驶台传递靠泊信息，诸如与码头间距离和靠泊的速度等等。在海上要充分考虑风流对靠泊的影响，在确认能够安全靠泊的前提下方可靠泊，否则就可能出现意想不到的问题。

3.2工程船在海上定位铺设海底电缆和管线

工程船通过三用拖轮为其起抛锚，三用拖轮将它的8只锚抛出后，通过绞锚来移动船位。船位移动到一定的位置不能移动时，拖轮再给它起锚移动锚位，它又可以通过绞锚再移动船位。这种作业方式，工程船和三用拖轮上面都有海洋工程精确定位人员，有作业海区准确的海底管线和电缆图纸，通过计算机随时掌握三用拖轮和工程船的船位和抛锚点位置信息，来达到精确定位，定位精度误差不超过2米，满足海上定位精度的要求。

3.3 三用拖轮协助工程船抛锚的方法：三用拖轮将后甲板清理干净，甲板面没有货物，将起抛锚用拖缆滚筒备好，船尾靠近工程船的工作锚，将工作锚的锚头钢丝连接到拖轮的拖缆上，拖轮使用拖缆滚筒，将工程船的锚绞到拖轮船尾合适的部位，拖缆滚筒用刹车刹住，工程船将其锚机的刹车和离合器打开，拖轮在海工定位人员和计算机的指引下，驶往预定的抛锚点，由于拖轮拖着工程船的锚和锚钢缆，速度一般不宜太快，2节左右，锚缆的长度长短不等，一般1 000米左右，在开往锚点的过程中要不停地调整风流压差，修正航向，让船位保持在预定的航线上。到达锚点后停车得到许可后抛锚，锚落地后报告给工程船定位人员和本轮定位人员，记录实际锚位。将锚头钢丝与浮筒或锚漂连接后，解开与拖轮拖缆的连接。这个抛锚任务完成，去抛下一个锚。

3.4 起锚的过程基本上是抛锚的逆向，首先是拖轮接近该锚的浮筒或锚漂，将锚漂或浮筒抓住，绞到本船的后甲板，连接锚头钢丝，用绞缆机将锚绞离海底，有时需要将锚绞到拖轮的甲板，然后工程船往回收锚钢缆，带着拖轮到达他的锚机附近。这个过程中，由于锚钢缆较长并且下到海底后受到海底淤泥的影响，需要拖轮倒车，调整船位配合工程船锚机回收锚钢缆。给工程船起抛锚，拖轮的拖力要与工程船的工作锚的锚抓力匹配，如果拖轮拖力不够，那么拖轮拖不动工程船的锚和锚钢缆，起锚时，锚起不来。

3.5 起抛锚操作注意事项

①操作时，工程船驾驶台、工程船甲板、拖轮驾驶台、拖轮甲板以及海工定位人员应该保持通信畅通；

②拖轮甲板操作人员应该注意操作安全，与拖缆保持安全距离，甲板指挥人员应该密切注意钢丝受力情况，尤其是作业人员连接拖缆和清解浮筒、锚漂时；

③驾驶台密切注意拖轮甲板作业人员，船长运用良好船艺，操作船舶在带拖和解拖时不让缆绳突然受力，以防止对人员造成伤害；

④解拖的过程中，注意缆绳和钢丝下水后，不要跑到螺旋桨旁边，以防止缠车；

⑤操作过程中，注意检查锚钢缆和锚头钢丝以及漂浮缆有无磨损和受伤，如果有，应该告知工程船换新。

对于无动力驳船，都是依靠三用拖轮的拖带和绑拖来完成其生产任务。方法基本与无动力工程船相同，这里就不再作详细介绍。

4 结论

大型非自航船舶拖带、工程船舶和钻井平台的定位、抛起锚及靠离装卸作业过程比较繁琐，拖轮和被拖船出港前，双方一定要预先制订好作业方案，并实行统一指挥，密切配合。拖带过程中，拖轮应避免一次性大角度转向，要分若干次小角度连续转向，每次以5°～10°为宜，避免被拖物发生大幅度偏荡。为确保拖轮、被拖船及作业平台安全作业，双方工作人员必须运用良好的船艺及操纵技能，把握时机，控制掌握好船舶绞缆机的收放速度和拖轮的前进速度，注意船舶在旋转的受力情况和角度，合理巧妙地操纵拖轮，在不同的水域选用正确拖带和靠离泊方法，对于海上拖带、协助定位及靠泊平台装卸所需物资等的安全作业，具有积极的指导意义。

参考文献

[1]孙琦.《船舶操纵》 2002年. 人民交通出版社

[2]边信黔．《船舶动力定位》 2011年．科学出版社

[3]吴秀恒. 《船舶操纵性与耐波性》1999年. 人民交通出版社

[4]杨涌祥．《船舶与海洋平台结构》2008年．国防工业出版社

[5]尤庆华．《船舶管理》 2002年．人民交通出版社

[6]姚宝明. 拖轮协助下的船舶操纵.2011.3 《航海技术》