摘要：与传统的吊装法相比，浮托法摆脱了对起重船起重能力的依赖，可对超大、超重的上部模块进行海上整体安装。由于运输和安装作业都使用同一艘船舶，浮托法可以减少上部模块安装的工作。
关键词：浮托法；上部模块；动力定位浮托
1工程应用现状
1.1固定式浮托与浮动式浮托
根据下部结构的固定形式，浮托法可分为固定式浮托和浮动式浮托。固定式浮托是指下部结构为固定于海底的如导管架之类的结构物，安装时调节安装船的吃水使上部模块的重量从船上转移到下部结构物上，从而实现上部模块的安装，见图1。浮动式浮托是指下部结构为浮式结构物，在安装前先加压载水使其下潜至一定深度，仅剩几米的支腿露出水面，安装船驶人完成定位后，下部结构逐步排出压载水上浮将上部模块从安装船甲板顶起，达到安全距离后，安装船驶出完成安装，。固定式浮托是口前最为常见的一种浮托安装方式，多用于导管架平台上部模块的安装。浮动式浮托早期多用于安装遮蔽水域和近海的重力式平台上部模块。直到1993年，浮动式浮托才首次应用于安装TLP平台的上部模块，重量达24 000 t。到2006年，这种浮动式浮托已逐渐应用于半潜式平台及spar平台上。
图1
与固定式浮托相比，由于下部结构是浮体，浮动式浮托多数都可以选择在遮蔽水域和近海等环境条件较好的地方实施。在对接阶段，由于下部结构的水线面可以起到类似弹簧的作用吸收冲击载荷，从而降低了载荷转移和分离退船的作业难度，并简化了LMU的设计工作。另外，与安装船相比，下部结构相对较小的水线面积也显著降低了对接一分离阶段对压载能力的要求。由此可见，浮动式浮托的作业风险和技术难度都比固定式浮托低。
1.2系泊定位浮托与动力定位浮托
浮托安装过程中，上部模块需要精确地对准下部结构的接收装置，因此安装船的定位非常重要，关系到整个安装作业的安全性和可靠性。根据安装船的定位方式，浮托法可分为系泊定位浮托和动力定位浮托。
对于系泊定位浮托，系泊系统的设计需要确定系泊缆的数量、尺寸、预张力，计算安装船的定位能力，同时还需避开作业水域的海底管线，防止管线与系泊缆碰撞损坏。因此，系泊系统设计是整个浮托安装设计中的一个重要环节。系泊系统还需具备适应一定环境条件的能力，能将安装船在安装过程中的运动幅值限制在一定范围内，并且不会发生破断。在等待安装阶段，安装船需在指定地点等待合适的气象窗口，并利用系泊系统抵抗可能面临的环境载荷。而在进船、载荷转移和退船过程中，系泊系统则主要用于控制安装船与下部结构间的横向与纵向相对位置。
系泊定位浮托需要进行系泊定位以及辅助拖轮牵引，安装船的甲板上布满了用于系泊定位的设备和结构，而制造、安装和使用这些设备和结构将耗费大量的费用和准备时间，且安装时需要动用大型的浮吊及专业人员配合。此外，系泊系统受水深影响较大，在深海水域随着水深的增大，系泊定位浮托的难度和成本将大幅增加。动力定位浮托以带动力定位系统的半潜船作为安装船，利用半潜船的推进器及其控制系统，实现安装过程中船舶的定位、舟首向控制和航迹控制能力，确保安装船、上部模块和下部结构的安全。
与系泊定位浮托相比，由于不需要连接系泊缆以及前期的准备工作，动力定位浮托所需的安装时间更短，从进船到退船可在3h内完成，不但能有效地降低安装费用，还能相应地降低作业风险。而且安装船自身也不需要增加相关的系泊设备，节省的时间和费用也相当可观。动力定位浮托安装的另一个重要优势是，半潜船相对较高的航速而言，可有效减少海上运输时间，从而使遭遇恶劣海况并对安全构成威胁的可能性显著降低。
因此，半潜船运输的海事货物所交的保险费要比系泊定位浮托的拖航运输少得多，最多可节省达80%。综上所述，动力定位浮托的优势可总结为以下几点。
1）不需要预埋锚点和连接系泊缆。
2）更少的暴露时间，更灵活的时间窗口。
3）更短的安装时间。
4）更少的海上工作界面。
5）更低的海上运输风险。
6）不受作业海域的水深限制。
7）不受前期的海底管线影响。
1.3 T型驳船浮托、双船浮托和悬臂梁浮托
上部模块安装时，下部结构一般需要开槽以便安装船驶人。此槽口的存在对下部结构以及上部模块的设计产生了一些负面影响。这些负面影响是当前浮托法与吊装法相比的最大劣势。为消除这些负面影响，减少下部结构的开槽宽度甚至避免开槽，口前业内主要有3种解决方法，分别是T型驳船浮托、双船浮托和悬臂梁浮托。
2发展趋势
2.1动力定位浮托
海洋油气资源的开采不断向深海区域打一张，海洋平台作业水深呈不断增加的趋势，需要面对的海洋环境条件也更加恶劣，传统的系泊定位技术已经难以满足深海浮托安装的发展要求。动力定位浮托具有运输风险低、对接精度高、压载能力强、作业时间短、辅助船舶少，以及不受作业水深限制等技术优势，尤其适用于海况恶劣、系泊困难的深水海域，已越来越受业内的重视。
2.2低位浮托
浮托法的应用前景十分广阔，但是安装船资源的匮乏成为制约其发展的关键因素。上部模块的安装重量不断增大，重心高度也不断增加，对安装船的稳性要求越来越高，选择范围也越来越小。
结束语
目前通过降低上部模块的安装高度，可有效降低对船舶稳性的要求，使安装船选型上具有更大的空间。因此，低位浮托安装法应运而生，这是对原有浮托技术的优化和创新。该方法取消了安装船甲板上的支撑框架（DSF），降低了运输及对接安装作业的重心高度，上部模块对接完成后再采用拉力千斤顶提升至设计高度。低位浮托安装法为大型海洋平台上部模块的安装提供了新的方法，在一定程度上缓解了安装船舶资源匾乏的矛盾。
参考文献：
[1]范模，易丛，白雪平，等大型组块浮托安装关键技术研究及在我国的应用进展[J]中国海上油气，2013，25（6）；98一100.
[2]郭培军，张文恒；海上风车安装船现状分析[J]造船技术，2011（6）：4-6.
论文作者:陆俊杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/16
标签：作业论文; 模块论文; 结构论文; 动力论文; 开槽论文; 海上论文; 水深论文; 《基层建设》2018年第36期论文;