渤海湾海洋平台大型组块浮托方向对比分析

辛晓辉，王晓蕾，胡晓明，文 宇，邓合霞

海洋石油工程股份有限公司，天津 300451

渤海湾平台组块安装方式分吊装和浮托安装两种，其中4腿组块采用吊装方式，大型8腿组块采用分块吊装方式或浮托安装方式均可。受目前国内浮吊能力限制，安装质量较小的8腿组块可采用分块吊装的方式，而安装质量在1×104t以上的较大组块则采用浮托方式安装[1]。

浮托法（浮托安装法）是利用驳船载运海上作业平台上部组块，在安装过程中依靠潮位、驳船调载与升降机构等实施上部组块的升降，同时辅以专用连接部件，完成上部组块与下部导管架对接作业的安装技术[2]。浮托安装工艺可以实现大型组块的整体安装，各功能模块组合和调试可以在陆上场地完成，减少海上的调试时间和人员数量，并降低由此产生的费用。

按船舶进船方向，浮托可分为纵向浮托和横向浮托两种。渤海湾为我国内海，平均深度18 m，风浪和水深均较小，纵向浮托和横向浮托都有采用，浮托方向的不同将直接影响组块和导管架的结构形式，对整个平台的设计、建造、安装和投资影响大，因此有必要对组块的浮托方向进行对比研究。

1 浮托方向

1.1 纵向浮托

纵向浮托示意见图1，导管架结构为8主腿型或8主腿+4辅腿品字型，浮托作业船从轴之间槽口纵向进船，品字型结构形式一般是从品字底端（即宽端）进船，非品字型结构进船方向依据洋流、底层甲板高度、立管布置等综合考虑确定。

图1 纵向浮托示意

1.2 横向浮托

横向浮托示意见图2，导管架结构为8主腿型，槽口两侧呈口型布置。浮托作业船从轴②、③之间槽口进船。

图2 横向浮托示意

2 渤海湾大型浮托平台统计分析

渤海大型组块浮托始于NB35-2CEP平台[3]，2005年由沃利帕森斯集团设计、海洋石油工程股份有限公司安装公司实施，为渤海首次采用浮托安装的大型平台，自此渤海大型组块的浮托安装经历了国外设计、联合设计、自主设计的发展之路。

目前渤海在役中心平台有19座，其中有13座采用浮托安装，另外6座采用分块吊装。在采用浮托安装的平台中，有12座采用纵向浮托、1座采用横向浮托。目前已完成设计即将投产的浮托平台有5座，其中横向浮托2座、纵向浮托3座。

统计结果表明，渤海湾大型平台浮托采用纵向浮托较多，工程经验丰富。

3 纵、横向浮托设计对比

3.1 总体布置

纵向浮托的优势：第一，纵向甲板浮托网格化程度小，有利于设备布置，且设备布置相对方便，不易造成偏心。第二，井口通常布置（挂）在主轴外两翼，可预钻井，提高效率。

横向浮托的优势[4]：其一，井口可以布置在导管架内部，采用钻机模块打井，钻井耗时少。其二，海水泵、消防泵布置方便，海管立管可布置在主轴内，可随导管架安装。

3.2 滑靴设计和支点反力

滑移装船和拖航时，纵向浮托组块需要8个长10 m滑靴铰接（典型） 作为支撑结构，见图3，而横向浮托的组块则需要4个长20 m滑靴铰接（典型）作为支撑结构，见图4。

图3 纵向浮托滑靴典型布置

图4 横向浮托滑靴典型布置

纵向浮托与横向浮托滑靴高度见图5和图6，横向浮托高度较高（5.09 m），纵向浮托滑靴高度较低（3.1 m）。

图5 纵向浮托滑靴高度

横向浮托较纵向浮托支点少，支点反力大，对船舶和场地要求较高[5]，可能需要对浮托运输船舶进行针对性结构加强；由于渤海湾纵向浮托实施较多，可供选择的滑靴数量和规格较多，可重复利用。从滑靴和支点反力方面比较，纵向浮托优势明显。

图6 横向浮托滑靴高度

3.3 结构设计

单位面积用钢量的大小体现结构设计的经济性，单位面积结构用钢量越小结构设计越经济[6]。为便于统一比较尺度，不考虑投产后改扩建的影响，以详细设计终版文件为准提取组块用钢量和面积信息，两种浮托组块的单位面积用钢量统计分析见表1。

表1 渤海湾中心浮托组块结构设计对比

由表1可以得出：第一，纵向浮托组块的平均和最大单位面积用钢量比横向浮托组块分别小8.3%和5.7%。第二，横向浮托组块的主腿规格较纵向浮托小。第三，基于典型主轴线间距，横向浮托组块主轴线内的结构面积（1 360 m2）小于纵向浮托（1 800 m2），在组块高度、层数一定的情况下，横向浮托组块的甲板拓展面积小于纵向浮托，纵向浮托组块能满足更大的设备布置需求。

从单位面积用钢量和面积拓展方面比较，纵向浮托的优势明显。

4 纵、横向浮托拖航稳性对比

浮托方向对渤海湾某组块拖航稳性的影响对比分析见表2。由表2得出：横向浮托组块惯性矩半径较大，横摇运动较小。

表2 浮托方向对渤海湾某组块拖航稳性的影响

从拖航稳性方面比较，横向浮托稍有优势，但渤海湾区域风浪相对较小，拖航稳性不是控制工况，因此在渤海湾区域横向浮托的拖航稳性优势不明显。

5 结论

以上分析表明纵向浮托和横向浮托两种结构形式各有优势；通过总体布置、滑靴设计及支点反力、单位面积用钢量和面积拓展等主要方面的对比分析，得出在渤海湾区域采用纵向浮托施工的优势明显。以上结论可行性研究大型浮托组块可行性研究和设计时参考。