张力腿平台干坞内合拢建造方案初探

于 洋，王晓华，李志强，张 兴，李 思，王 超

（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东 青岛 266520）

张力腿平台干坞内合拢建造方案初探

于 洋，王晓华，李志强，张 兴，李 思，王 超

（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东 青岛 266520）

描述了张力腿平台的典型形式，分别阐述了上部组块和船体的建造方案。选取船坞为上部组块和船体总装合拢场地，提出3种总装合拢方案，与海上合拢方案进行比较，并论述了张力腿平台合拢后的出厂方案，指出干坞内建造、总装合拢方案与陆地建造、海上合拢相比，可节省大量资源，避免海上操作不确定因素对其的影响。

张力腿平台；船坞；船体；合拢方案

在20世纪90年代前，世界油气开发主要集中在400 m以内常规水深范围。浅水油气开发技术、工艺和装备的完善，为相关部门向深水和超深水采油提供了必要的条件。据已有统计，世界上约有65座可以在750 m以上深水区作业的半潜式平台和钻井船，而能在千米以上深水海域有效工作的仅有25座。随着深海开发形势的不断推进，适应深海作业的海工制造业面临着异常严峻的挑战。

经国内外海洋工程专家潜心研究而设计出具有高强度、低造价顺应式平台（Compliant Platform）在随后几十年中迅速发展，被广泛应用，而适用于300～1 500 m较深水域的张力腿平台（Tension Leg Platform,TLP）便是其典型形式。经过近几十年的生产实践，张力腿平台被证实是深海油气生产的最佳形式。

本文第一部分简要叙述了张力腿平台的类型，并选取典型形式作为本文的研究对象；第二部分分别描述了上部组块和船体两部分的建造，选定船坞为总装建造和合拢场地，提出3种方案，并与传统陆地建造、海上合拢方案进行优缺点比较；最后简要论述了平台出坞方案，并总结全文。

1 TLP典型结构形式

张力腿平台作为典型顺应式平台，按结构形式可分为一代平台和二代平台，其中，一代平台上部组块轮廓均为四边形，体积大且造价高，适用于大型油气田开发，Hutton TLP便是一代平台的典型案例；二代平台在一代的基础上优化结构，使其更适应于恶劣的海洋环境，其造价大大降低。二代平台主要包含Extended TLP、MOSES TLP和SeaStar TLP3个系列，而Extended TLP具有相对对称的结构形式，易于模块化建造，是目前较为流行的平台形式。张力腿平台一般由五大部分组成，分别是平台上体、立柱、下体（浮箱）、张力腿系泊系统和锚固基础，本文将平台上体称为上部组块，立柱和浮箱下体统称为船体。张力腿平台如图1所示。

图1 张力腿平台示意图

2 张力腿平台建造、合拢及出厂方案

2.1 上部组块和船体建造、总装流程

上部组块一般包括原油处理系统、污水处理系统、钻井系统和化学注入系统等，与一般海洋上部平台组块无较大区别，且目前海工平台上部组块建造技术已经相当成熟。为了节省运输资源，这里提出建造流程“单向性原则”，即应保证每一建造环节在整个流程中出现且仅出现一次，以最大程度节省运输等资源。因此，在上部组块各层甲板预制完成并舾装结束后，运输至干坞吊装区域进行一体化建造，其后由龙门配合进行上部组块总装建造，主要建造流程如图2所示。

对于船体部分，每个立柱分为柴油舱、压载舱、机械舱和淡水舱等舱室，可以在允许范围内利用平面分段流水线进行分段预制。分段预制完毕并舾装后，在坞外场地进行一体化建造，船体合拢工作同样在坞内进行，其建造流程如图3所示。

2.2 上部组块与船体合拢方案

图4为张力腿平台海上合拢方案，主要分为浮吊法和浮拖法。不难看出，此方式对浮吊及船舶资源的要求比较高，同时，受海上因素的影响，风险高且船舶租赁费用不菲。鉴于此，本文充分利用陆地资源，以干坞为总装合拢场地，提出不同的上部组块和船体合拢方案。

图2 上部组块建造流程

图3 船体建造流程

图4 张力腿平台传统合拢方案

就一般海工建造场地而言，船坞通常配有千吨级龙门吊，坞外配有门机起重机，可覆盖船坞内外上万平方米的吊装作业区域，为上部组块和船体一体化建造、合拢提供充足的建造资源。此外，船坞自带引船系统，可为合拢后的张力腿平台的引航出厂作业提供便利。基于以上建造资源，对于上部组块与船体的合拢作业，提出以下3种方案。

2．2．1 上部组块顶升，船体分段滑移

以上部组块建造区域为中心，将船体分为两部分分布于上部组块两侧，分别进行总装建造，然后利用ALE重型升降装置将上部组块顶升至合适高度，利用液压滑移系统将船体向上部组块下方中心滑移，进而完成合拢，如图5所示。

2．2．2 上部组块提升，船体整体滑移

与方案一思路类似，同样利用船体滑移和上部组块顶升方式完成合拢，但是上部组块的提升方式略有差别，且船体作为一个整体滑移至上部组块下方完成合拢，如图6所示。

2．2．3 上部组块滑移后提升

与前2种方案思路不同，方案3滑移对象为上部组块，将ALE提升油缸装置安装在船体立柱上方，利用船体立柱结构高度将上部组块提升至设定位置，进而完成两部分合拢，如图7所示。

图5 方案一合拢示意图

图6 方案二建造示意图

对于这3种建造方案，上部组块和船体均在干坞内利用船坞自身及其配套资源完成总装建造，结合滑移和提升技术完成两部分合拢。相比于浮吊法和浮托法，这些建造方案可充分利用陆地资源，排除了海上作业风险，避免了操作条件的限制，在一定程度上降低了建造成本。

图7 方案三建造示意图

图8 出坞流程示意图

2.3 张力腿平台出厂方案

张力腿平台在干坞内完成合拢，在平台出厂问题上，在船坞水位和港池潮位满足张力腿平台干重吃水的情况下，可利用船坞配套的船舶引航系统（卷扬机和引船小车）配合平台出坞，如果不满足，可考虑在张力腿平台船体两侧增加临时浮箱，以满足出坞水位条件。当平台接近坞门区域时，可利用拖轮配合绞车共同牵引平台出坞，出坞情况如图8所示。

3 结束语

本文简要介绍了张力腿平台，选取典型张力腿平台形式分别对上部组块和船体建造、总装进行简析，选定干坞为两部分合拢场地，给出3种不同的合拢方案，并与传统海上合拢方案进行了比较，叙述了张力腿平台合拢后的出厂流程。

本文仅从笔者角度描述张力腿平台建造方案，其中仍有需进一步计算和研究的问题。相信随着深海开发的发展，张力腿平台的研究也必将成为海洋平台研究开发的主要方向。

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〔编辑：白洁〕

TE952

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.018

2095-6835（2017）13-0018-03