深水半潜式起重铺管船J型塔结构设计分析_康庄
深水海底管道铺设技术研究进展
深水海底管道铺设技术研究进展+李志刚, 王琮, 何宁, 赵冬岩摘要：海底管道作为最重要的海洋石油天然气的运输方式，发展速度逐步加快，对于海底管道的铺设方法和主要铺设工具——铺管船，也提出了更高的要求。
本文介绍了目前普遍使用的几种铺管方法以及世界先进的不同类型铺管船的发展和使用情况，并作了比较与讨论。
作者认为我国在铺管技术以及铺管船的研发及应用方面与国外先进水平相比存在相当大的差距，特别是在深海铺管技术方面差距更为明显，应当充分学习消化已有的成功经验，开展相关领域的研究工作。
关键词：深水, 海底管道, 铺管方法, 铺管船An Overview of Deepwater Pipeline Laying TechnologyLI Zhi-gang, WANG Cong, HE Ning, ZHAO Dong-yan,(Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tanggu, Tianjin)Abstract: The subsea pipeline, regarded as the most important transportation way of offshore oil and gas, is developing rapidly. Consequently, the pipe laying techniques and vessels are considered as critical and characteristic in its application. In the context, the latest deepwater pipeline laying technologies and the various advanced pipe laying barges are introduced and the corresponding comparison and discussion are presented as well. The authors suggest that China should absorb and digest the internationally advanced pipeline laying techniques and pipe laying facilities to make up for the gap existed in the research and application of pipeline laying technologies, especially in the deepwater field.+国家863计划资助课题(2006AA09A105)。
深水起重铺管船船型研究
转吊作业时船侧 的有效舷外 吊距就取决 于船宽， 船 宽越大 ， 有效吊距越小。从表 １ 可见 ， ００ 以上单 ７ ０ｔ 体起重船的舷外有效 吊距 已小于 ２ ｍ ０ 。而采用双起
重机的半潜船型 ， 两台起重机分别设在左右两舷 ， 可
获得 最大 的舷外 有效 吊距 。
３２ 抗倾调载系统的要求 ． 全回转起重船横 向起 吊作业时产生巨大的倾侧 力矩 ， 这一倾侧力矩使船舶产生的倾角将大大超过
∞ ＂ ｕ
一 一 一 一 ¨
Ｍ
图 １ 大 型起 重 船 船 型 图表
３ 大型起重船船型选择研究
能、 运动耐波性能等诸方面。我们以 ５ ０ ～ ０ ０ ｔ ０ １ ０ ０ ０
ｎ
从船型对大吨位起重功能的适应性来研究起重 单体起重船方案为例来进行研究。各项性能指标如
船 的船型， 主要需考虑舷外有 效 吊距 、 抗倾调 载性
半潜船型设置双起重机 ；． ｃ起重量 ５００ 一 ０ ｔ ０ｔ ８ ０之 ０ 间的船， 从技术性 能来说应采用半潜双起重机船型 ， 但造价比单体船型成倍增加 ， 经济 陛较差 ， 如非特殊 需要 ， 投资建造起重船 以尽量避开这一吨位 区段为 上 策。
４ 大型起 重船 主 尺度选 择研 究
收稿 日 ： ｌ—１—２ 期 ２ １ ２ ２ Ｏ
作者简介 ： 王风云（９ １ １８一
） 女， ， 天津人 ， 工程师， 现从事
船来说 ， 提高整体的起重能力 ， 就是要提高起重机的
起重能力 。而海洋工程 向深海大型化发展 的趋势，
船舶及海洋工程相关研究 工作 。
４ ２
天津航海
２１ ０ ２年第 １ 期
巨大的倾侧力矩 ， 这一倾侧力矩随船的起重量增大 而增大。为了确保稳性 ， 随着起重量的加大 ， 船宽将 越来越大。而大型起重机主钩额定 吊重下的吊距都 受一 定 限制 ， 这是 由起重 机 本 身 结 构 的技 术 状态 所
深水半潜式16000吨铺管起重船总强度分析
深水半潜式16000吨铺管起重船总强度分析
伊才颖;梁瑜;王吉峰
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2012(053)A02
【摘要】以某新型深水半潜式16000t铺管起重船为研究对象，依据三维绕射理论计算波浪诱导载荷与运动，采用谱分析法确定设计波参数，进行了航行、铺管、起重、生存等装载情况下，共计35个波浪工况的波浪载荷预报。
在建立了深水半潜式铺管起重船的总体结构模型后，对结构模型施加设计波浪载荷，通过有限元计算分析，获得了总体结构的应力计算结果和应力分布趋势，可为今后半潜式铺管起重船结构总体强度的评估提供依据。
【总页数】7页(P1-7)
【作者】伊才颖;梁瑜;王吉峰
【作者单位】海洋石油工程股份有限公司设计公司,天津300451
【正文语种】中文
【中图分类】U661.43
【相关文献】
1.深水半潜式起重船J-Lay系统布置研究 [J], 罗超;王琮;毛建辉
2.U型半潜式起重铺管平台的总强度分析 [J], 程维杰;张海彬
3.深水半潜式起重铺管船高定员生活楼生活环境设计特点 [J], 方堃;吕津波;刘富鹏;魏占彪
4.深水半潜式起重铺管船建造方法探讨 [J], 韩辉;赵立君;姜立群;刘广辉;季林海
5.深水半潜式起重铺管船大型起重机整体安装方案 [J], 刘广辉;仝强;吕超;逄建涛;吴显斌
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
深水起重铺管船结构强度分析
深水起重铺管船结构强度分析汪战军;孙雪荣【摘要】介绍深水起重铺管船的船型特点，研究这种特殊船型的结构形式设计；结合船体质量分布和波浪载荷预报结果，进行总纵强度分析；借助三维有限元分析方法，对船体艉部结构进行局部强度分析；最后，分析总结该类工程船的设计关键及技术难点。
%This paper introduces the characteristics of the ship form for a deepwater pipelaying crane vessel ,and studies structural design of this typical ship. It analyzes the longitudinal strength by mass distribution and wave load. Then it analyzes the local strength of the stem structure by 3D finite element analysis method. Finally ,it analyzes and concludes the critical design factor and technical difficulties of this kind of working vessels.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】4页(P20-22,39)【关键词】深水起重铺管船;结构设计;强度分析【作者】汪战军;孙雪荣【作者单位】中国船舶及海洋工程设计研究院上海 200011;中国船舶及海洋工程设计研究院上海 200011【正文语种】中文【中图分类】U661.430 引言起重铺管船是集海洋结构物吊装、石油天然气管道铺设于一体的海洋工程装备。
随着越来越多海上油气田的开采，起重铺管船在油气田开采生产的产业链中具有举足轻重的作用。
深水半潜式起重船J-Lay系统布置研究
ｖ ｓｅ ｓ ａｌ ｑ ｉ ｈ — ａ ｙｔｍ， ｉｈ ｉｆｕ ｎ ｅｔｅ ｓ ｕ ｔｒ ｎｅ ｓｔ ｎ ｈｐ ｓａ ｉ ｔ ｓｔｅｄ ｃ ｒａ ｅ ｓｌ ｕ ｌ ｅ ｕｐ ｔｅＪ Ｌ ｙ ｓｓｅ ｗｈｃ ｎ ｅ ｃ ｈ ｔ ｃｕｅ ｉｔｎ ｉ ａ ｄ ｓ ｉ ｔｂｌ ｙａ ｈ ｅ ｋａ ｅ ｓ ｕ ｙ ｌ ｒ ｙ ｉ
ａｒｎ ｅ ｎ ｆｄ ｅ ｗａｅ ｅ － ｕ ｍｅｓｂｅ ｃａ ｅｖ ｓｅ ａｅ ｎ ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ ａ ｎ — ａ ｙｔｍ ｒａ ｇ ｍｅ ｔ ｒａ ｇ ｍｅ ｔｏ ｅ ｐ ｔｒｓ ｍｉ ｓ ｂ ｒｉｌ ｒ ｎ ｅ ｓｌｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ａｉｏ ｍｏ ｇ Ｊ Ｌ ｙ ｓ ｓｅ ａ ｎ ｅ ｎ
ｐａ ｓｏ ｕ ｅ ｔｄ ｅ ｗａｅ ｅ — ｕ ｍｅｓｂｅ ｃａ ｅｖ ｓｅｓｉ ｈ ｒｄ ｌｎ ｆｃ ｒ ｎ ｅ ｐ ｔｒｓ ｍｉ ｓ ｂ ｒｉｌ ｒ ｎ ｅｓ ｌ ｎ ｔｅｗｏｌ．
０ 引 言
Ｊ 型铺 管 法 是 目前 最 适 宜 深海 进 行 管 道 铺 设 的 方 法 。 由于 铺设 过 程 中管 道 是 几乎 垂 直 进 入水 中 ， 管 道形 状呈 现 大 Ｊ型而 得名 Ｊ型铺 管法 。相对 于 适
第２ ２卷
第 ５期 （ 第 １ １ ） 总 ３期
２１年 １ ０ １ ２ ．
０ｃ ｏ ｅ ， ０１ ｔｂ ｒ２ １
Ｓ Ｐ ＆ ＢＯＡＴ ＨＩ
超深水半潜平台比较2解析
2 x 275mT/2 x 75mT
十五、平台控制
十六、救生消防
CO2系统、雨淋系统、火灾探测器、气体探测器
4只封闭式救生艇（75人/只），300个救生衣
救生艇
4×80人
1只
4×80人
救生筏
8×25人
6只
14×25人
十七、通信系统
导航设备、气象设备、无线设备、电话通信设备、满眼钻具组合系统、光和信号设备、报警设备
4×2200HP@7500psi
4*1600kw*7500psi,AC驱动
级联振动筛
6台
处理能力：2200gpm
6台
6台
粗粒级筛
3台
1台
泥浆净化器
与级联振动筛集合在一起
2台
真空除气器
2台
2台
2台
进料泵
8”X6”,100HP,1200gpm
设备自带
泥浆混合/输送泵
8”X6”,125HP,1200gpm
1×1000t
2*1000吨，MH液压驱动顶驱
1000 sh.t
顶驱（辅）
500tons
1×750t
天车及天车补偿
承载（静载荷）：907t（主），450t（辅）
1000 sh.t
大钩
承载：907t（主）
450T（辅）
1000 sh.t
套管扶正台
液压控制，工作半径：16m
钻机
2×850KW和1×850KW
辅井架：450t
双井架，主井架：1000吨，辅井架：1000吨
立根盒容量：50000ft钻柱/套管
一个半井架，基座14m×15.85m，64m高
半潜式修井平台的船体稳定性分析与优化
半潜式修井平台的船体稳定性分析与优化引言：半潜式修井平台是一种用于海洋油气勘探与开发的特殊船舶，具有在海上进行最大水深修井作业的能力。
为保障平台的安全运行，船体稳定性是至关重要的因素之一。
本文将对半潜式修井平台的船体稳定性进行分析与优化，以确保平台在各种复杂海洋环境下的稳定运行。
一、平台结构及运行原理半潜式修井平台由悬挂于船体上方的平台、具有浮船功能的主体船体及用于升降平台的升降系统组成。
在作业时，通过调节升降系统的升降速度和水深，可以控制平台的浮沉状态，以适应不同水深条件下的修井作业。
二、船体稳定性分析船体稳定性是指船舶在各种力的作用下保持平衡的能力。
在半潜式修井平台中，主要有以下几种力对船体产生影响：重力、浮力、风力、浪力和修井操作力。
1. 重力与浮力分析由于船体是由钢材构成的，其重力较大。
而平台在水中则会受到浮力的作用，浮力的大小取决于平台的形状、尺寸、浸没深度等因素。
通过计算平台与船体的重力与浮力之差，可以判断平台的浮沉状态，并帮助调整平台的运行高度，以维持平台的稳定性。
2. 风力与浪力分析风力和浪力是半潜式修井平台中比较常见的外部力。
风力主要作用在平台上方的一部分，通过引入风力系数和风速等参数，可以计算出风力对平台的影响。
而浪力则主要通过考虑波浪的浪高、波向等参数，来计算浪力对平台的作用。
3. 修井操作力分析在修井作业过程中，平台上需要进行各种操作，如钻井、抽取油气等。
这些操作会对船体造成力的作用，其中主要有水平力和垂直力。
通过分析这些力的大小和方向，可以优化平台的操作方式，减少对船体稳定性的影响。
三、船体稳定性优化方法为确保半潜式修井平台的稳定性，需要进行相应的优化。
以下是几种常用的船体稳定性优化方法：1. 调整平台的浸没深度平台的浸没深度直接影响其浮力大小，可以通过调整升降系统的升降速度和水深，来控制平台的浮沉状态。
在大风浪较为恶劣的环境下，可以将平台下沉以减小受到的外部力，提高平台的稳定性。
深水海底管道J型铺设用管领结构设计方法研究
经成 为深水 油气 田开发 海洋工 程关 键技 术 之一 ＿ １ 。 。
深水 海 底 管道 的 铺 管 船铺 设 作 业 方 式 主 要 有 ３种 类型 ： Ｓ型铺 设 、 Ｊ型铺 设 、 卷筒铺设Ｉ ３ ］ 。Ｊ型 铺 设
１ 深 水 Ｊ型 铺 设 工 艺 及新 型 管 线 下 放 结 构 的设 计
部 件管 领进行 了结 构 设 计研 究 ， 并 利 用 有 限元 数 值 模 拟技 术 ， 分 析 了管 领 凸肩 与 夹具 的间 隙及 管 领 厚
受 管线 自重 、 铺 设 载荷等 下放 载荷＿ １ ” ］ 。 目前 ， 下放
＊“ 十一 五 ” 国家 ８ ６ ３计 划 海 洋 技术 领 域 重 大 项 目“ 深 水 海底 管 道 铺 设 技 术 ” 子课题“ 深水 海 管 铺 设 焊 接 工 艺 及设 备 国产 化 技 术 研 究 （ 编号 ： ２ ０ ０ ６ ＡＡ０ ９ Ａ１ ０ ５ ７ ） ” 、 北京市属高校创新 团队建设提升计划（ 编号 ： Ｉ ＤＨＴ２ ０ １ ３ ０ ５ １ ６ ） 部分研究成果 。 第 一 作 者简 介 ：张 洪 伟 ， 男， 北 京 石 油 化 工 学 院 讲师 （ ３ ２ 学博士） ， 主要 研 究 方 向为 机 械 设 计 及 理 论 、 有 限 元 数 值 模 拟 。Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ｗ＠
第２ ６卷
第 ２期
中 国海 上 油 气
ＣＨ Ｉ Ｎ Ａ ＯＦＦＳＨ Ｏ ＲＥ ＯＩ Ｌ Ａ ＮＤ ＧＡＳ
Ｖ０１ ．２ ６ Ｎｏ． ２ Ａ Ｄｒ ． ２Ｏ１ ４
２ ０ １ ４年 ４月
深水 海 底 管 道 Ｊ型铺 设 用管 领 结构 设计 方法 研 究 ＊
深水半潜式起重铺管船船型优化方法
深水半潜式起重铺管船船型优化方法彭小佳;宋安科;何宁;赵洁【摘要】半潜式起重铺管船是一种柱稳式的移动平台,具备大型起重及深水铺管功能,由于水线面小,该类船型的耐波性能大幅优于传统船型船,具有更好的作业天气窗口.半潜船船型优化设计是一个不断循环,持续改进的过程,整体主尺度及下浮体、立柱、上浮体等各组成部分的尺度、形状选定既要满足作业设备和不同舱室的布置需求,还要满足船舶稳性、浮力及压我的要求,并且还是决定船舶运动性能的关键.合理的优化船型是半潜船设计的核心技术,该文对该类船型的优化设计经验进行了总结.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2015(030)006【总页数】5页(P20-24)【关键词】半潜式起重铺管船;船型优化;柱稳式平台【作者】彭小佳;宋安科;何宁;赵洁【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451【正文语种】中文【中图分类】U69半潜式起重铺管船(SSCV)是一种柱稳式的移动平台，分为上浮体、立柱、下浮体三部分，具备大型起重及深水铺管能力。
由于水线面小，该类船型的耐波性能大幅优于传统船型船，具有更好的作业天气窗口。
近年来，中海油正在加快深水船队的建设步伐，但在半潜式起重铺管船这一领域仍然空缺，在深水项目中仍然受制于人。
为了持续提高我国深水海洋工程装备能力，打破国外公司在该领域的垄断，海油工程公司正在进行半潜式起重铺管船的前期研究，海工设计公司也自主完成了概念设计。
国内大部分设计人员暂未掌握该类船型的优化方法，在设计过程中会出现反复优化后船舶性能仍达不到作业要求的情况。
该文对该类船型的主尺度优化设计方法进行了总结，为国内设计人员进一步的研究提供参考。
半潜船主尺度的确定主要考虑以下5个方面[1]：(1) 空船重量与浮力；(2) 耐波性能及气隙；(3)稳性(失荷稳性、完整稳性、破舱稳性、冗余浮力)；(4)建造船厂、设备尺寸等限制；(5)压载能力需求。
深水铺管起重船工程介绍
中国海洋石油总公司深水铺管起重船工程项目组
11
一、设计方案简介(续）
1.3 铺管系统Байду номын сангаас续）－管线传送流程
管线横向 传送滚轮
管线 升降机
管线纵向 传送滚轮
管线 堆 场
钢丝绳盘 缆装置
储缆 滚 筒
A&R 恒张 力绞车
A甲板布置和管线传送流程
中国海洋石油总公司深水铺管起重船工程项目组
12
一、设计方案简介(续）
1.4 主起重机
重型海洋起重机 4,000 mt 艉固定 3,500 mt 全旋转 800 mt 辅钩 70 mt 小钩 @ 43 m @ 33 m @ 98 m @ 105 m
中国海洋石油总公司深水铺管起重船工程项目组
14
一、设计方案简介(续）
1.5 动力定位能力
完整DP状态下最大的起重工况条件: 完整DP状态下最大的起重工况条件: DP状态下最大的起重工况条件 kn（ Hs 5.1 m, Vw 30 kn（7级）, Vc 2 kn
A甲板和主甲板布置图 甲板和主甲板布置图
中国海洋石油总公司深水铺管起重船工程项目组 8
一、设计方案简介(续）
1.2 总体性能（续）－船舶推进系统
主推进器 2x4.5 MW 方位角 航速12节 航速12节 12
DP推进器5x3.2 DP推进器5x3.2 推进器
MW
可回收式方位角
推进系统总功率25MW 推进系统总功率25MW
主甲板、 1.3 铺管系统（续）－主甲板、双节点管线预制线和主作业线
管线 升降机
管线 打坡口区
打底 焊机
双节点 焊接 区
管线 对中器
不合格管线 堆放区
深水软管铺设塔系统总体结构设计
深水软管铺设塔系统总体结构设计冯丽梅1，鞠明2，王立权2，邢晓冬2，穆永涛2（1.中海石油深海开发有限公司，广东深圳518067；2.哈尔滨工程大学机电工程学院，哈尔滨150001）摘要：对国内外软管铺设技术及装备进行了分析。
为了能够在更深的海域进行软管铺设，提出了一种垂直式铺设的软管铺设塔系统方案。
在铺设塔上搭载张紧器、A&R绞车等核心部件，在进行软管铺设过程中起到更好的辅助作用。
根据软管铺设的实际需求，确定了软管铺设塔系统的设计参数；对软管铺设塔系统的各个部件进行了详细设计，并介绍了软管铺设的工作原理和过程；结合实际工作海况的要求，基于有限元软件对铺设塔架以及各关键部件进行了强度校核。
有限元分析的结果表明，该铺设塔系统的设计满足软管铺设的需求，验证了其结构设计的正确性和可靠性。
关键词：软管；管道铺设；总体方案；结构设计；强度校核中图分类号:TE973.92文献标志码:A文章编号：1002-2333（2019）05-0162-04 Overall Structural Design of Deep Water Flexible Pipe Laying Tower SystemFENG Limei1,JU Ming2,WANG Liquan2,XING Xiaodong2,MU Yongtao2(OOC Deepwater Development Ltd.,Shenzhen518054,China;2.College of Mechanical and Electrical Engineering,Harbin EngineeringUniversity,Harbin150001,China)Abstract:The domestic and foreign flexible pipe laying technology and equipment are analyzed.In order to carry out flexible pipe laying in deeper seas,a vertically laid flexible pipe laying tower system solution is proposed.The core components such as the tensioner and the A&R winch are mounted on the laying tower to provide a better auxiliary function in the flexible pipe laying process.According to the actual requirements of flexible pipe laying,the design parameters of the flexible pipe laying tower system are determined.The various components of the flexible pipe laying tower system are designed,and the working principle and process of flexible pipe laying are introduced.It is required to perform strength check on the laying tower and each key component based on the finite element software.The results of finite element analysis show that the design of the laying tower system meets the requirements of flexible pipe laying,and verifies the correctness and reliability of its structural design.Keywords:flexible pipe;pipe laying;overall scheme;structural design;strength check0引言随着我国陆地石油气资源和近岸海洋油气田的逐步开发，为了满足我国越来越大的能源消耗，深水油气田的开采已成为我国新的关注点[1]。
半潜式起重铺管船主作业吊机选型分析
第47卷第1期2018年2月船海工程SHIP &OCEAN ENGINEERINGVol.47 No.1Feb.2018DOI：10.3963/j.issn.1671-7953.2018.01.030半潜式起重铺管船主作业吊机选型分析冯庆斌，刘纯青，何宁，彭小佳，张法富(海洋石油工程股份有限公司，天津300451)摘要:针对半潜式起重铺管船作业特点，综合考虑主作业吊机选型相关要素，分析主作业吊机吊重、跨 距及吊高、AHC功能需求等因素，构半潜重铺管船主作 型技术体系。
关键词:半潜 重铺管船；$重；$}$AHC功能中图分类号:U674.34 文献标志码:A文章编号：1671-7953 (2018) 01-0133-04大型起重船作为海洋油气田开发过程中不可或缺的重要装备，适用于海油平台上部模块等大件的与、的辅 水与位，用于水下安海 捞等抢险作业。
国海上油气设和大型海上工程建设向深海的推进，大型起重铺管船的需求日见。
半潜重铺管船船体类似双体船高稳性的特点，允许安装的的起重吨位大高。
大重能力和高耐波性海洋平台的 工程作业效率大大提高，主作半潜重铺管船核心设备之一，依托国家“十三五”重大专项课果，重分析主作业吊机选型设计体系及特点。
1 主作业吊机的设置原则作 半 潜重铺船的 要作设备[1]，及船型的设计围绕主作业吊的 作 力 的 。
半 潜重船大设2 台作 ，布置在船艉左右2侧。
作 以2台主作 合 ，以台作业，机动灵，分挥设备的能力。
某半潜重铺管船置见图1。
收稿日期:2017 -04 -11修回日期"2017 -06 -09基金项目：国家“十三五”重大专项课题（2016ZX05028-007)$中海油总公司课题（CNOOC-KJ125 ZDXM05 GC00 GC2015-05)第一作者:冯庆斌(1977—），男，学士，工程师研究方向:海工程机械设备选型，工程船舶轮机系统设计图1某半潜式起重铺管船主甲板布置示意2主作业吊机选型设计$1主作业吊机吊重的确定经对目前国内外共77个海洋石油结构物的重量统计（其中传统平台57 ，SPAR平台20个&，重对其中水深超过40 m的25 传统平台20 SPAR平台（共45个组块&数据进行分析，统计结果见图2。
起重铺管船概况及设计技术
27
7、起重铺管船 由于大型起重船的稳性、干舷及排水量需求， 从而形成具有广阔的甲板面积，这就造就了起重 船与海上铺管的良性结合，起重铺管船便应运而 生。 分为三大类：方箱型、船型（单体、自航） 和半潜型式。 7.1、方箱型（第一代） 方箱型敷管船，造价低，较简单，耐波性差 些。绞车锚泊定位，机动性差，水深受限制（1、 2百米以下）。上世纪下半期用的较多，大多为 专用铺管船，少量设大吊机。
2
固定圆型 臂A架式
固定变幅 桁架式
2、分类 a.水域：内河、港湾、海洋 b.吊机型式：固定臂式、固定变幅、半回转、全 回转 c.臂架结构：单硬杆、四连杆、硬变幅、软变幅 d.支撑方式有多种
3
3、发展阶段 60~70年代，主要为200-600t； 70~80年代，~2000t； 80~90年代，3000-4000t； 如今，2×2000t，2×3000t，4400t，7500t并向万 吨以上进军。 由于能源开发、海上油田安装以及结构组件 大型化的趋势和需求，该船型也在不断的丰富， 起吊能力不断的增加。
17
• 平台立管安装方法： 测量平台与海底管线距离--甲板预制三维或 两维立管--舷吊吊起海底管线终端--铺管船吊机 吊起立管--对接--焊接--舷吊解脱--船吊把立管放 入海底--立管准确就位，固紧立管卡子。 （最新工艺：用软管替代三维或两维硬管）
18
5、海底管线及铺管船的发展历史 5.1、概述 管道输送是石油工业中应用最多的一种运输 方式。海洋管道包括海底油、气集输管道，干线 管道和附属的增压平台，以及管道与平台连接的 主管等部分。其作用是将海上油、气田所开采出 来的石油或天然气汇集起来，输往系泊油船的单 点系泊或输往陆上油、气库站。海洋油、气管道 的输送工艺与陆上管道相同。海洋管道工程在海 域中进行，工程施工的方法则与陆上管道线路工 程不同。
深水半潜式起重铺管船建造过程的重量控制
深水半潜式起重铺管船建造过程的重量控制陈品;樊祥滨;王程临;郭鹏;刘鹏【摘要】深水半潜式起重铺管船的重量重心对其抗沉性能、吊装性能、铺管性能等都有着非常大的影响。
随着船舶功能和排水量的增加,为了保证半潜式起重铺管船性能不被影响,必须要控制其建造期间的重量重心。
介绍了深水半潜式起重铺管船的重量分类、重量控制的意义以及建造期间的重量控制方法,并阐述了船舶超重的解决措施。
【期刊名称】《海洋工程装备与技术》【年(卷),期】2017(004)006【总页数】4页(P369-372)【关键词】半潜式起重铺管船空船重量陆地建造重量控制【作者】陈品;樊祥滨;王程临;郭鹏;刘鹏【作者单位】海洋石油工程（青岛）有限公司,山东青岛266520;海洋石油工程（青岛）有限公司,山东青岛266520;海洋石油工程（青岛）有限公司,山东青岛266520;海洋石油工程（青岛）有限公司,山东青岛266520;海洋石油工程（青岛）有限公司,山东青岛266520;【正文语种】中文【中图分类】TE540 引言随着我国深海油气开发的不断推进以及国际化战略的需要，深水结构物日趋大型化，面对的作业海况日益复杂。
深水半潜式起重铺管船(SSCV)以其对恶劣海况的适用性以及在深水海底管线铺设中的高效性而具有不可替代的优势，是海洋工程系列化深水船队必不可缺的船型，在海洋工程领域具有重要地位与市场前景。
作为目前世界最先进的船型之一，SSCV最先进的性能是在深海海域的起重以及海底管线铺设，而建造该类船舶，重量和重心控制是极其重要的一项内容，其好坏直接影响到整个项目能否成功。
重量是海洋工程装备的重要设计参数，对船舶性能、可变载荷、强度等都有一定影响[1]。
重量重心直接影响海工产品的性能优劣和设计成败。
因此，研究SSCV的重量控制技术，有着非常重要的意义。
本文介绍了重量控制的意义以及建造期间的重量控制方法，并阐述了船舶超重的解决措施。
1 重量的分类及空船重量1.1 重量的分类SSCV的最大重量一般由自重(空船重量)和可变重量(可变载荷)组成。
半潜式起重铺管船SSCV的发展现状及应用
项目 主尺度 船长 船宽 型深 调遣吃水 最大操作吃水 立柱数量
动力系统配置
定位系统 动力定位系统
定位等级
推进器
锚泊定位系统 定位锚机数量
锚机能力 缆绳长度 缆绳直径 起重能力
主钩
吊重能力
最大吊高
水下吊重能力
联合起吊能力 辅钩
吊重能力
水下吊重能力 小钩
吊重能力 铺管能力 铺管型式 适用管径 工作站数量
图 2 Heerema Thialf 图 4 Heerema Balder
图 3 Saipem 7000 图 5 Heerema Hermod
收稿日期：2017-05-02 作者简介：袁汝华（1964-），男，天津人，海洋石油工程股份有限公司，从事海洋工程工作。 基金项目：由中海油总公司课题“半潜式起重铺管船关键技术研究”资助，项目编号：CNOOC-KJ 125 ZDXM 05 GC 00
14,200Te
同功能船形作业船具有更好的运动性能，从而可提高该型船 对恶劣海况的适用性。由于 SSCV 船型形体巨大，其配备的 吊机的吊重能力可大幅提升，较船型浮吊具有较大优势。图 1 展示了典型半潜式起重铺管船（SSCV）船体结构形式，以 及主要设备的布置。
本文从半潜式起重铺管船的发展历史及所具备的作业性 能，阐述了半潜式起重铺管船在超大型结构物安装、深水 J-Lay 海管铺设、深水水下油气设施安装等方面的技术特点 及功能，并从专业角度对半潜式起重铺管船与常规起重铺管 船的各项特性进行了深入分析对比。
无 --
2×1,470kW 可伸缩电力推进器 2×4,400kW 可调桨
有 12 台 破断拉力 386Te 2,400m
深水半潜式起重铺管船总体布置关键技术
深水半潜式起重铺管船总体布置关键技术钟文军;彭小佳;何宁【摘要】深水半潜式起重铺管船是深水油气田开发的重要装备,船上设备众多,全船的总体布置方案需要综合考虑船舶运动性能、稳性、结构强度、设备布置、建造难度、总体造价等因素,设计难度较大。
对船型总体布置设计中船型优化、上浮体布置、立柱布置、下浮体布置等几个关键技术进行了总结,为进一步研究提供参考。
【期刊名称】《海洋工程装备与技术》【年(卷),期】2017(004)006【总页数】4页(P322-325)【关键词】半潜式起重铺管船总体布置主尺度优化【作者】钟文军;彭小佳;何宁【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;【正文语种】中文【中图分类】TE540 引言深水半潜式起重铺管船是深水油气田开发的重要装备，分为上浮体、立柱、下浮体三部分，船上设备众多，全船的总体方案设计需要综合考虑船舶运动性能、稳性、结构强度、设备布置、建造难度、总体造价等因素，设计难度较大。
本文对船型总体布置设计中船型优化、上浮体布置、立柱布置、下浮体布置等几个关键技术[1]进行总结。
希望为国内技术人员进一步的研究提供参考。
1 船型优化全船的总体布置方案和主尺度优化是一个不断循环、持续改进的过程。
设计出一套总布置方案后，要对浮力、稳性、运动、压载等进行计算分析，根据分析结果再不断完善总布置方案。
优化的原则是尽可能增大垂荡、纵摇固有周期，避开波谱能量集中区域，使船舶具备最优的运动性能。
建议的优化设计过程如下。
(1) 设计方首先应根据船东的功能需求，对主要设备的尺寸、重量等参数进行调研。
(2) 确定J-lay塔布置位置，初步完成主甲板布置设计，参考母型船或类似船型完成第一版总布置设计。
(3) 估算空船重量重心、质量回转半径、风力系数、流力系数等基本参数。
(4) 核算船舶在空船吃水、航行吃水、作业吃水的排水量是否能满足浮力需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
— 118 —
康庄等，深水半潜式起重铺管船 J 型塔结构设计分析
和综合作业能力在目前世界同类工程船舶中处于领先 地位。此船即为本文开展 J 型塔结构设计的目标船只， 如图 3 所示，因此本文所进行的深水半潜式起重铺管 船 J 型塔结构设计分析对于推动我国深水海洋石油的 开发和海洋设施技术水平的提高具有实际工程意义。
KANG Zhuang, WU Ying, ZHAI Yun-he, LI Peng, ZHANG Jia
(Deepwater Engineering Research Center, Harbin Engineering University, Harbin150001, China)
Abstract: Structural design of J-Lay tower on semi-submersible lifting and pipe laying vessel is carried out in this paper, and the overall strength analysis method of tower is expounded. The structural model of J-Lay tower is established by using finite element software, and is conducted check analysis, the content of analysis including the overall strength of the specified working conditions that J-Lay tower is at introversion 20°, upright, extraversion 20° position. The results show that the designed J-Lay tower meets the relevant requirements in all working conditions. Key words: deepwater pipe laying; deepwater semi-submersible lifting and pipe laying vessel; J-Lay tower; structural design; finite element analysis
总质量约为 4500t，因此计算时按 4500t 进行各力的估 算。
管线电梯
转动臂
外部对中器 焊接站
装载臂
垂向滚轮 张紧器
角度调节器
液压缸 A 字架
图 3 半潜式起重铺管船
1 J 型塔结构设计 1.1 结构形式
J 型铺管塔安装在半潜式铺管船的艏部，设计高 度为 120.4m（包含底座的高度），可以满足两段 4 节 点管同时位于 J 型塔上，有效提高了管段铺设效率。 塔架顶部为 3m 高的箱体结构，用来安装内部对中器 的相关设备和管线电梯的绞车滑轮。J 型铺管塔上部 设计为稳定的桁架结构，以减轻重量，下部设计为四 周带封板的桁架结构，既可增加其稳定性，又能作为 设备间，在其内部存放电力设备、液压设备以及升降 电梯等。J 型塔的中间处水平设有外部对中器工作平 台，张紧器选择了两种具有不同张紧能力的张紧器， 张紧能力较小的张紧器安装在外部对中器工作平台下 方，其他张紧能力较大的的张紧器安装在焊接站下 方。J 型塔底端设有悬挂平台，在连接管道终端时可 以用来夹持管道。J 型塔的角度调节范围为 70°～ 110°，铺管塔中下部的圆柱状结构与角度调节器相连 来调节铺管塔的角度。J 型塔底端采用铰接的方式连 接在船体甲板上，以便实现铺管过程中 J 型塔角度的 调节。图 4 所示为 J 型塔总布置图。 1.2 有限元模型
J 型海底管线铺设法是一种将管线接近垂直的形 态下放到海床上的管线铺设方法。由于该铺设方法所 需的管线张力小、铺设过程中管线悬挂长度小、铺设 后管线残余应力小等优点，被认为是深水和超深水管 线铺设的最适用方法[1]。J 型铺管塔是进行 J 型铺设的 基础设备，目前国际上应用的工程实例大部分 J 型铺 设都是依靠 J 型铺管塔来实现的[2]。J 型塔安装在铺管 船甲板上，其高度会影响铺设管道的长度，所以为了 提高铺设速度，铺管塔一般都设计的较高，国际上半 潜式 J 型铺管船铺管塔高度都在 100m 以上， Saipem7000 的铺管塔高 135m[3]、DCV Balder 的铺管 塔高 101m[4]，如图 1、图 2 所示。
要由 J 型塔结构及其设备的重力、船体摇摆时所引起
的惯性力、J 型塔所受风力及角度调节器对 J 型塔的
作用力四部分组成，满载铺管工况下除这四部分力
外，还需考虑铺设管道对塔架张紧器的反作用力，对
J 型塔进行校核分析，以确保 J 型塔的设计满足 J 型塔
在处于内倾 20°、直立、外倾 20°位置规定工况下的
J 型塔各工况结构强度分析的边界条件设定为：
在铺管船总体坐标系中（X 向原点船尾 0 站，向船首
为正；Y 向以船中为 0，右舷为正；Z 向以船底基线为
0，向上为正），对 J 型塔与角度调节器连接的圆柱结
构两端进行 Y 向约束，对 J 型塔底座与铺管船连接部
分进行各自由度全约束。
2.3 应力校核
相当应力用 Von-Miss 应力来表示。结构一点的
关键词：深水管道铺设；深水半潜式起重铺管船；J 型塔；结构设计；有限元分析 中图分类号：U674.34 文献标志码：A 文章编号：1000-6982 (2014) 05-0118-04
Structural Design Analysis of J-Lay Tower on Deepwater Semi-submersible Lifting and Pipe Laying Vessel
深水J型铺管法的应用都要借助于J型铺管船[5]。为 迈入深水海洋工程作业市场,目前我国正在筹划建造
一艘半潜式起重铺管船，最大起重能力为16000t，具 有一套J型铺管系统和DP3动力定位系统。该船的J型 铺管塔按照四节或六节管道铺设设计，在满足张紧器 张紧能力的前提下，可将24'' 的管道铺设到水深 302''，该船的总体技术水平
图 1 J 型铺管船 Saipem 7000
图 2 J 型铺管船 Balder
收稿日期：2014-02-28；修回日期：2014-04-22 基金项目：国家科技重大专项课题资助（2011ZX05027-002-004-008） 作者简介：康庄（1978-），男，副教授。主要研究领域为深海立管的结构设计与涡激振动特性研究。 通讯作者：吴莹（1989-），女，硕士研究生。研究方向：深海工程科学与技术。
铺管塔主要尺寸为：23m×12m×120.4m，J 型塔 整体采用桁架结构，钢材采用 Q345 钢。图 5 所示为 J 型塔整体有限元模型，主腿采用直径 660mm、壁厚 20mm 的圆形钢管，横梁与斜撑采用直径 356mm、壁 厚 10mm 的圆形钢管，加强横梁与斜撑采用直径 356mm、壁厚 20mm 的圆形钢管，主体板厚 10mm， 局部加强板厚 15mm，肘板板厚 25mm，底座板厚 180mm、380mm，底座轴结构直径 1200mm，板架加 强筋采用 450×16/300×28mm 的 T 型材和 200mm× 200mm×24mm 的角钢。塔架的总质量为 3540t。由于 J 型塔上还要安装滑道、管道焊接站、对中工具等，
2 总体强度分析方法 2.1 计算载荷分析
J 型塔结构强度分析，主要考虑的是铺管船在风 浪中航行和作业时，J 型塔所受的各种外载荷对 J 型 塔结构强度的影响。铺管船在风浪上航行和作业时，
— 119 —
海洋工程
满载航行工况、待机自存工况、百年一遇自存工况、
起重纵吊工况条件下，作用在 J 型塔上的计算载荷主
Fx
=
4π 2M Tθ 2
(Zθ )
Fy = 0
（2）
Fz
=
4π 2M Tθ 2
( Xθ )
式中，M 为装置质量，约 4.5×106kg；Tφ为横摇周 期，s；Tθ 为纵摇周期，s；φ为横摇计算角，rad；θ 为 纵摇计算角，rad；X、Y、Z 为 J 型塔重心至铺管船重
心的距离，m；R 为铺管船重心轨迹半径。
型塔底座转动轴中心线上的点A取矩，则有：
F ⋅ AE = GZ ⋅ GG′ + GX ⋅ AG
（3）
其中，AE=AC·sinθ，GZ 与 GX 分别为惯性力与重
力的合力在 Z 向与 X 向的分量。
铺设管道对塔架张紧器的反作用力以集中载荷的
形式加载在 J 型塔与张紧器连接的相关节点上。
2.2 边界条件
For Planning, Designing and Constructing Fixed
Offshore Platforms – Working Stress Design. 其中，安全系数取为 0.6。
3 结构强度计算结果 J 型 塔 钢 材 采 用 Q345 钢 ， 其 屈 服 应 力 为
345MPa，根据规范 API-RP-2A 的规定，许用应力系 数 取 0.6 ，故 其 许 用应力 为 207MPa 。 工 况 编 号 LC22，即满载航行工况条件下，J 型塔处于外倾 20° 位置，铺管船横摇 5.114°、纵摇 5.33°时，J 型塔上 shell 单 元 出 现 最 大 应 力 ， 在 肘 板 处 ， 大 小 为 179.50MPa；工况编号 LC01，即满载航行工况条件 下，J 型塔处于内倾 20°位置，铺管船横摇 8.456°、纵 摇 0.124°时，J 型塔上 beam 单元出现最大应力，在 J 型塔下部的横梁处，大小为 206.229MPa。shell 单元 及 beam 单元上的最大应力均满足强度要求。
Z
C
F θ
E B