摘 要

本文介绍了海洋平台技术的发展现状和海洋平台上部组块的安装方法。针对浮托安装方法，详细描述了浮托安装方法的一般流程和步骤，也对海洋平台设计所涉及的关键技术问题，各关键技术的必要性及其可采用的研究方法进行了介绍。结合国内外浮托安装工程实例，分析了驳船选取应该考虑的因素，并系统分析了不同因素对于浮托安装的影响。例如，组块的大小和重量决定了驳船需要具备的安装能力，下部结构形式则对驳船的型宽影响极大，限制了可用的驳船选择范围。此外，以海洋石油229为例，详细描述了矩形驳船向T型驳船的改造过程。以美国McDermott公司的Intermac-650为例，进行了T型驳船的水动力分析，计算了驳船的水动力系数和波浪载荷。驳船的模型是通过Gambit建立的，然后再导入三维水动力软件DIFFRACT进行频域水动力分析。本文对频域结果进行了一定的分析。

关键词：海洋平台；水动力分析；驳船选取；组块浮托安装

Abstract

This paper introduces the development trend of offshore and ocean engineering and the float-over deck installation method for offshore platforms. For float-over deck installation, the general procedure and specific stages of a float-over deck installation is also described. Besides, the key technical challenges arising from offshore platform design are also discussed in terms of the necessity and available methodologies. Based on the engineering applications at home and abroad, the factors that need to be considered are analyzed for barge selection. In addition, the effects of these factors on barge selection are systematically investigated. For instance, the size and weight of the deck determine the required installation capacity for the barge and the substructure configuration would have a significant constraint on the width of the barge, which has significantly limited the number of available float-over barges. In addition, based on the case of HYSY229, the conversion from a rectangular barge to a T-shaped barge is described in details. Based on Intermac-650 barge of McDermott, this paper performs hydrodynamic analysis of this T-shaped barge to derive it hydrodynamic coefficients and wave forces. The T-shaped barge model is constructed by using the Gambit software. Then, the meshes of the model are inputted into the 3 dimensional hydrodynamic code DIFFRACT for the frequency domain hydrodynamic analysis. Based these hydrodynamic data, some analyses are performed.

Key words: offshore platform; hydrodynamic analysis; selection of barge, float-over deck installation

目录

第1章 绪论 1

1.1研究的目的及其意义 1

1.2国内外研究现状 4

第2章 浮托法及其安装的一般流程 8

2.1浮托法发展现状 8

2.2浮托法安装的一般流程 8

2.3浮托安装中的核心设备 10

2.4 本论文相关研究综述 12

第3章 浮托安装驳船选取因素分析 13

第4章 浮托安装工程实例-T型驳船改造 15

第5章 浮托安装船的水动力分析 18

结论 24

参考文献 25

致谢 27

绪论

1.1研究的目的及其意义

浮托安装法是一种比较安全，经济，可靠的大型上部组块结构海上安装技术，能够实现海洋平台组块与下部结构对接，同时可以实现大型平台组块的整体安装。海洋油气开发的发展使海洋平台在向大型化、综合化方向发展，海洋平台上部组块的整体质量也随之增加，从而使得组块安装的难度加大^[1]。平台上部组块的安装已成为海洋工程研究的一大热点^[2]。传统的平台上部组块安装方法有分块吊装和平台组块整体浮吊安装^[3]。分块吊装将平台上部组块分成若干模块，分别吊装到下部基础上并进行焊接固定。这种安装方法的优点有安全可靠、技术要求不高、容易实现、对海上起重船的起重能力的限制不高等优点。由于海上安装作业需要花费较多的时间，并且由于这种方法需要消耗大量的钢材，使成本增加^[2]。平台组块整体浮吊安装由于受到大型起重船起吊能力、高移动成本等因素的限制，不适用于安装大中型平台组块^[4]。由于传统吊装技术已不能满足海洋平台开发的需要，平台组块浮托安装逐渐成为一种取代传统吊装的平台上部组块安装方式^[2，5]。平台上部组块浮托安装是直接利用运输驳船，将建造完成和调试好的上部组块运输到安装地点，并由拖轮拖入预先安装的平台下部结构，待海况条件允许，通过调整驳船压载水或机械提升方式将组块重量转移到平台下部结构上^[6]。与传统吊装法相比，组块浮托具有进行海上安装超大、超重平台组块的能力，避免了分块吊装方法造成的海上作业时间延长和安装成本增加等缺点^[7]。

浮托安装的组块重量主要由驳船的载重能力决定，因此，浮托安装驳船的选取是分析和研究浮托安装的第一步。浮托安装驳船的选择受到平台组块尺寸和重量、平台下部结构、安装水深等因素的影响^[6]。对于导管架平台，浮托安装往往采用单船浮托技术，即用一艘驳船实现组块的浮托安装，如所示。对于重力式平台，既可采用单船浮托（如Shell的Malampaya平台，如图 1.2所示），也可采用双船浮托^[2]。为了减少驳船宽度对平台下部结构的影响，传统的浮托安装驳船可以改装成前窄后宽的T型驳船。T型驳船具有稳定性好、对导管架平台的设计影响小、安装能力大等优点，逐渐在工程实践中得到广泛应用，如我国南海荔湾3-1油田导管架平台组块安装^[8]。图1.3 展示了一个重力式平台采用T型驳船进行组块浮托安装的照片。对于张力腿式平台（TLP）、半潜式平台（semi-submersible），浮托安装法也可以用于安装它们的平台组块。然而由于安装驳船会与平台下部结构产生强烈的水动力耦合和不同相位的运动，从而加大了安装难度。因此，这两种浮式平台的组块浮托安装一般在港湾附近等遮蔽水域进行。单柱式平台直径较小，不能进行开槽让驳船进入，因此，采用双船浮托安装的方法可以实现单柱式平台上部组块的浮托安装，如图1.4。组块浮托安装需要将平台上部组块用驳船运输到安装海域，由于平台上部组块拥有大尺寸、大重量、高重心等特点，使得平台运输过程中面临巨大的技术挑战如驳船的稳定性^[9]。在选取合适的浮托驳船时, 主要考虑两大因素:驳船安装能力;驳船资源的工期编排是否满足具体浮托安装项目的需要^[6]。