深水半潜钻井平台批量总装建造模式研究_建筑设计论文发表

期刊目录网建筑设计论文发表2011-09-01 08:23关注(1)

深水半潜钻井平台批量总装建造模式研究

滕瑶 兰公英 韩华伟 李磊 巩庆涛

摘 要：依托于烟台中集来福士所具有的世界最大的2万吨起吊能力的泰山吊为核心设备的硬件设施，基于烟台中集来福士已经交付的中国第一条深海半潜式钻井平台COSL PIONEER为例，阐述并论证了来福士具有特色的海洋工程平台总装建造模式中的核心技术和关键流程， 表明了该建造模式在实际应用中是安全、高效的，得到了良好的经济效益和社会效益，得到了船东的广泛认可。

关键词：批量并行; 总装建造; 半潜式钻井平台; 20000吨泰山吊

中图分类号： 文献标示码：A

0 引言

本文通过对典型海洋油气资源开发装备—半潜式钻井平台--建造方案与作业主流程的深入分析和优化，提出了烟台中集来福士深具特色的典型海工装备总装建造模式；通过追溯设计源头，因此，有必要深入剖析并突破海工装备主体结构建造和批量建造中的部分关键技术，提升企业在海工装备总装建造领域的核心技术能力，缩短建造周期，以此来提高企业在海工领域的综合竞争力。

1 海工装备批量并行总装建造背景和总体思路

1.1 海工装备批量并行总装建造背景

海洋工程是高端的装备产业，是比船舶更为高投入、高产值、高效益的复杂产品，对国家的经济带动和各行各业的影响也更大。技术要求高、管理要求精、制造难度大，长期以来被国外海洋工程装备制造强国所垄断。目前中国海洋油气资源开发能力，特别是深海开发能力薄弱，导致无法自主开发中国领海内的深海油气资源。因此，有必要研究并建立海洋工程的全新制造模式，大幅提高生产能力，做好批量承接海工订单的准备。希望通过国家政策引导，技术引进和研发，提升企业在高端海工领域的综合竞争力，打破国内海工行业单位的设计和建造瓶颈。

1.2 总体思路

以来福士交付项目中海油服“COSL PIONEER”深海半潜式钻井平台为依托工程和研究对象，系统性地开展深海半潜式钻井平台并行建造过程中设计总装建造流程（见图1）和关键核心技术研究，为后续在建项目提供了有力的依据。

通过对实际在建项目的研究，全面形成我国自主设计和在信息化系统支撑下的并行建造、批量交付深海半潜式钻井平台的能力，创建深海半潜式平台自主品牌，建立深海半潜式钻井平台的规范和技术标准体系，打造国内深海半潜式钻井平台的总体设计研发能力和生产制造基地，提升我国船舶工业在海洋工程装备领域的综合竞争力。

 

 

 

 

 

 

2 海洋工程总装建造技术流程

与国际上的海工发达国家相比，国内对于海洋油气资源开发装备，特别是深水油气资源开发装备的设计和建造还处于起步阶段，对于总装建造的流程和方法，限于各自的场地和设施条件，国内各海工建造单位也是各家有各家的特色。

结合来福士在总装建造模式上的一系列特点，本文提出了一套全新的建造工艺流程，即“陆地建造——2万吨驳船下水——2万吨吊车大合拢——漂浮下水——深水码头舾装”的并行建造模式。这种建造模式已经广泛的应用于来福士的项目建造，而且收到良好的效果，为批量交付平台奠定了坚实的基础。国内到目前为止还没有其他单位在海洋工程的建造方面提出同类或相近的建造模式。

3 总装建造关键技术研究

本文以“COSL PIONEER”半潜式钻井平台为例，详细阐述了总装建造模式中的关键技术节点，即大型总段建造、下水、提升及合拢方案，并指明相应的关键技术和具备条件。

3.1 陆上大模块建造

陆上大模块的建造分为以下几个步骤：分片组装、分段建造、大模块建造、整体吊装合拢。这种平行建造，有利于充分利用厂地，设备，人力，可以有效节约时间。以“COSL PIONEER”为例；分段划分的原则主要看起吊能力和钢板的规格，来福士船台上方用来合拢的吊是370吨的龙门吊，所以一般考虑每个分段的钢结构重量不超过250吨，因为还考虑是不是要翻身以及舾装件的重量。

 

3.2 驳船下水

依照的海工平台总装建造模式，“COSL PIONEER”整个半潜平台分为了上船体（甲板箱形结构）和下船体（4个column，2个pontoon，4个brace组成）两个大的总段和一个钻井模块（DES）。陆上同步建造完成后，下船体、上船体和钻井模块依次通过半潜运输驳船德浮1#和德浮2#完成装载、下水。

 

1）船体下水

半潜平台“COSL PIONEER”下船体重量接近10000吨，通过承载能力达25000吨的半潜运输驳船德浮2#完成下水，可使用液压顶推和绞车牵引两种方式完成装载。

2）下潜漂浮

整个下船体滑移到德浮2#驳船上的最终位置后，在下船体和驳船之间进行简单的捆绑固定，通过拖轮将其拖到18米深水码头处。首先将德浮2#驳船系缆固定，在天气条件允许时开始下潜操作，按照预先计算好的打压载方案完成驳船内部的压载水，潜水员下潜观察驳船和下船体是否脱离，最终在脱离的情况下拖走下船体，排开压载水起升驳船，完成下船体的下水过程。

3.3 20000吨龙门吊合拢

利用20,000吨泰山吊实现“COSL PIONEER”上船体和下船体两大总段吊装合拢是该平台总装建造的最关键的环节。该环节主要包括DES安装、上船体吊装、上下船体合拢三个主要步骤。基于ABAQUS软件进行严格的吊装强度分析，确保吊装过程中的安全。

 

1）合拢前准备

在上、下船体下水前，对于两个总段应进行一系列与合拢相关的检查工作，其中包括：各总段对位基准线是否标注完整；为了保证上、下船体合拢的精确定位，合拢过程中采用二级导向，并在下水前完成导向结构安装。

2）船体吊装合拢

德浮一号将吊装模块运至船坞内，利用船坞岸边的绞车调整德浮的位置，使得上船体与下船体垂直对位。此过程要实时监控船体的变形情况，及时通过稳性、压载和强度分析来控制船体结构的变形。合拢完毕后移至深水码头进行水下推进器安装和试航。

4 推广应用

依托于来福士的生产建造设施所形成的独具特色的海工总装建造模式，不但可以服务于来福士自身的建造需求，也可以满足周边海工建造兄弟单位的平台总装建造的需求，面向国内外提供总装合拢的优质服务。

5 结论

5.1 本文依据中海油服 “COSL PIONEER” 项目为例，阐述了一种具有创新性的全新的海工总装批量建造的模式，大大提高了生产效率，缩短了1/3的施工周期，取得了良好的效益;

5.2 实践证明该建造模式不经可以用在半潜式钻井平台项目，在自升式平台中也取得了很好的效果;

5.3 虽然该建造模式取得了良好的效果，但是还存在一些不足，例如路上建造模块还需要进一步的细化、模块化；合拢的技术工艺还需要深入研究其内涵方可达到精湛，因此，还需要进一步的研究细节。

参考文献

[1] 胡性涛; 白洋. FPSO上部模块结构的批量建造方法[C]. 2007年度海洋工程学术会议论文集；

[2] 韦云生. 推轮批量建造的实践 [T].造船技术.2006

[3] 余宝山. 采用生产线生产方式批量建造同类型船舶 [T].广船科技.2002.

[4] 陈强. 论生产中心造船模式中的CIMS系统 [T].船舶工程.2000.

 

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