起重铺管船概况及设计技术

480t×18.5m 725t×27.5m 8×11t 铰接/直线式 10×15t 30
8.2、自航船型
船名 船型 L (m) B (m) D (m) d (m) 人员 ETPM 1601 起重、敷管 185.06 35.06 15.24 工作10/航行6.5 276 THOR 起重、敷管 166 40 15 11.5 57000 180 敷管流水线位置 可敷水深 (m) 可敷管径（寸） 可敷管径（ 张紧器 (kg) 焊接站 起重机 中部 300 48 3×45000 包括X站 12 1200t×30.5m 舷边 300 2000t×30m 8×15t
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5.3、铺管船法 前国外广泛使用专门铺管船铺设海底管线。 铺管船铺设海底管线始于1940年，首先是美国用 于墨西哥湾，到目前为止世界上大型铺管船已有 百余艘。用铺管船铺设海底管线的特点是，利用 管线允许的弹性变形，以铺管船为中心，组成铺 管船队，并配以必要的船机设备，如起重船、潜 水设备等；单节钢管或双节钢管由制管厂按照规 格加工好，在铺管船上再一根根地接起来，并按 照要求加工制作防腐绝缘层、隔热保温层和外包 混凝土防护层；加工好的钢管直接在船甲板上焊 接，边加工边利用托管架铺设入海底。
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1965年在开发大西洋的北海油气田时，这种类型的 铺管船因抗风浪能力差，不能适应北海区的海况，作业 经常被中断,经过改革船体结构,制成半潜式铺管船，加强 了抗风浪能力。70年代初期“乔克陶Ⅰ”号半潜式铺管船 在澳大利亚的巴斯海峡投入使用，证明半潜式铺管船稳 定性好，并能在120～180米深海中进行铺管作业。1979 年半潜式“卡斯特罗”号铺管船，在建设由非洲阿尔及 利亚经突尼斯穿过突尼斯海峡通向欧洲意大利的输气管 道时,成功地在608米深的海域中铺设了500毫米管径的管 道。
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海底管线的优点 优点是可以连续输送，一旦敷设 优点 完毕，几乎不受水深气候，地形等条件的限制， 输送效率高，能力也大。 随着我国海洋油田相继开发，敷设海底管线 的需求量也会大大增加。
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5.2、敷管方法 海洋管道铺设作业是由陆上管道穿越河流、 湖泊水域的施工方法发展起来的。海底管线铺设 主要有三种方法：漂浮法铺设、牵引法铺设和铺 三种方法： 三种方法 漂浮法铺设、 管船铺设。漂浮法可采用管内充水下沉、浮筒控 管船铺设 制下沉和支撑控制下沉等方法；牵引法又称拖管 法，可用海底、海面、潜水和离底等不同拖法； 铺管船法则直接在铺管船上接管铺设。作业过程 中选择何种方法是根据管径大小、海水深浅、海 况和距岸远近等条件确定的。近年来海洋油气田 探勘达到千米以上海域，海洋管道施工技术正向 这一深度发展。
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8、典型船型举例
8.1、方箱型
船名 船型 L (m) B (m) D (m) d (m) Disp (t) 人员 黑潮一号 黑潮二号 敷管流水线位置 可敷水深 (m) 可敷管径（ 可敷管径（寸） 张紧器 (kg) 焊接站 起重机 锚（数量×重量） 数量×重量） 托管架长 舷边 6~60 36000 5 中部 200 6~60 45000 6 起重、敷管 起重、敷管 123.7 28.7 7.9 4 12000 186 140.2 34.1 9.5 5.5 24100 212
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20世纪50年代初期，人们开始在浅海水域中 寻找石油和天然气。随着海洋油气田的开发，首 先出现了海洋输气管道。天然气必须依靠海洋管 道外输，浅海中采出来的原油则可由生产平台直 接装入油船。在深海中采出来的原油，大型油船 停靠生产平台会威胁到平台安全，因此出现了海 中专用于停靠大型油船的单点系泊。这样，就要 有连接各生产平台与单点系泊之间的输油管道。 70年代，在海域中开发了大型油气田以后，开始 建设了大型海洋油气管道，把开采的油气直接输 往陆上油气库站。
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• 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）
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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。
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自航式起重船
4、图片
自航式起重铺管船
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4000t全回转浮吊 “华天龙” 号
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半潜式起重船
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半潜式双机起重船
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二、铺管船（敷管船）
1、用途 铺管船是用于铺设海底管道专用的大型设备。 多用于海底输油管道、海底输气管道、海底输水 管道的铺设。 2、分类 • 90年代前，根据水深分为深水（40~200米）铺管 船和浅水(1.5~40米)铺管船两种；如今已有千米以 上的成功实例。 • 自航式和非自航式。深水铺管船大多为自航式； 浅水铺管船大多为非自航式，也称为铺管驳。 9
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6、发展阶段
50年代在开发浅海区油气田时，多采用人工开出一 条能通行浅水船的河道，并在一种用浮箱拼装而成的铺 管驳船上，把管子组装起来，当驳船向后移动时，焊接 好的管段即滑入水中。这种铺管驳船逐步发展成为大型 铺管船。1956年第一艘较大型的铺管船投入使用。船上 可以堆放管材，设有吊运管子的起重设备和管段的组装 线，还有托管架作为管段下海的滑道。这种铺管船锚定 技术较完善，可在30米深的海域作业。此后，铺管船不 断地发展，出现了具有自航能力，可铺设更大口径的管 道，能在较深的海域作业的自航式铺管船。
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S-Lay
S-Lay
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J-Lay
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Flex-Lay
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Multi-Lay
cso_deep_blue
cso_deep_blue
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Reel-lay
seven-oceans
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4、铺管作业流程 • 目前海底管线铺设方法： 由陆地把单根或双根（两个单根预先对焊好） 管线用驳船送到铺管船上--纵向输送滚轮--横向 输送车--坡口--消磁--穿对中器--管线对中--封底 焊--填充焊--盖帽焊--（过张紧器）--无损探伤-（返修）--涂敷--入海后挖沟（中海油目前方法） --铺管船或其他船吊机吊起挖沟机--挖沟机放置 海底管线上--船舶利用卫星导航按管线轨迹行走-挖沟--潜水员检查--挖沟修正--检查直至完工。
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铺管船的种类很多，较多的是传统式托管架式铺管 船。托管长度一般为50～250m ，把管线直接铺设到海底， 最大铺设水深为90～120 m。渤海油田的滨海109 号船就 属这类铺管船。海上油田常用一种小直径管线的卷筒式 铺管船。它是利用卷筒在基地将小直径管线（100～300 mm）强力卷入卷筒的大鼓筒上，铺管船到达铺设地点后， 再将卷筒上的管线松开，将管线铺设至海底，铺设深度 可达150 m左右。为了适应深水大管径的管线铺设，目前 多采用新型铺管船，即半潜式起重铺管两用船。除了铺 管外，其起重能力可达万吨以上，是国外近期建造最多 的一种铺管船。这种半潜式铺管船为新型的第三代铺管 船。
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R-Lay ：在陆地将管线象钢丝绳式缠绕到一个巨大的滚 筒上，然后在铺管船上用设备将管线虑直通过托管架放 置于海底。一般仅用于小直径管线。
3、组成 铺管船,其船体是铺管设备的载体，铺管船的 核心是铺管设备及铺管工艺；铺管设备有张紧器、 A/R绞车、船舷吊、破口机、对中装置、爬行探 伤器、退磁器、加热器、辅助作业线、主作业线、 移管机构、 托管架、电焊机等。
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7.2、船型（单体、自航，第二代） 自航船型，大多由旧船改装，耐波性能较好， 多数设大型回转吊机兼起重。 7.3、半潜式（第三代） 小水线面，可适用较恶劣的海况，抗风及耐 波性能较优越，波浪响应小。 摇摆周期比较： 摇摆周期比较：
纵摇 横摇 垂荡 前两种形式 4-5s 8-9s 4-5s 半潜式 15-20s 20-25s 15-20s
Disp (t) 工作57000
锚（数量×重量） 12×20t 数量×重量）
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8.3、半潜型
船名 船型 L (m) B (m) D (m) d (m) VIKING PIPER 起重、敷管 165.8 58.5 33.2
工作20/生存13/拖航7.8
CASTORO
敷管240t
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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
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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。
• 定位上分两类，mooring system 锚系定位， Dynamatic Positioning 动力定位，即自动控制船 舶的推进器组进行定位。 • 铺管船铺设方式上又分为3类： 铺管船铺设
S-Lay：即船尾有托管架(stinger)，铺管作业线和张紧器 (Pipe Tensioner)在甲板上，管线如S形放到海底； J-lay：一般在半潜船上安装一个巨大的J-tower ，然后张 紧器垂直放置于塔上，管线垂直放置于海底；
可调三节 双节
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10、总体设计关键技术 ① 船型选择及主尺度优化
选择合适船型并对船型进行优化设计研究，对自航式 平底船型，包括首部形状，尾部形状及主尺度进行专 题研究，根据设计作业水深的不同要求，择优选择。