海工辅助船的基本知识剖析

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1、2013-07-20 目 录 一、海洋工程船的种类 一、海洋工程船的种类 1.1 自升式平台 自升式平台钻井时桩腿着底，平台则 沿桩腿升离海面一定高度；移位时 平台降至水面，桩腿升起，平台就 像驳船，可由拖轮把它拖移到新的 井位。由于桩腿长度有限，使得其 工作水深受限，其最大的工作水深 约在120 m左右。 一、海洋工程船的种类 1.2 半潜式平台 半潜式平台由平台甲板、立柱和下体(或沉箱)组成。作业时沉箱中注入压载水， 使平台大部分沉没于水面以下，以减小波浪的扰动力。作业结束时，抽出沉箱中 的压载水，平台上升，浮至水面进入自航或拖航状态。这种平台在钻井作业时还 需要锚泊定位或动力定位，以增加

2、其稳定性。它适宜在300600 m 水深的海域钻 井作业。 一、海洋工程船的种类 1.3 钻井船 钻井船是浮船式钻井平台，它 通常是布置在机动船或驳船 上的钻井设备。它的平台是 靠锚泊或动力定位系统定位 。浮船式钻井装置船身浮于 海面，易受波浪影响，但是 它可以用现有的船只进行改 装，因而能以最快的速度投 入使用。 一、海洋工程船的种类 一、海洋工程船的种类 2.1 导管架式平台 导管架式平台由上部结构（即平台甲板 ）和基础结构组成。甲板上布置成套钻 采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循 环净化设备、人员的工作、生活设施和 直升飞机升降台等。基础结构（即下部 结构）包括导管架和桩，桩支承受全部

3、荷载并可固定平台位置。桩数、长度和 桩径由海底地质条件及荷载决定。 一、海洋工程船的种类 2.2 混凝土坐底平台 混凝土重力式平台的底部通常是一个巨大的混凝土基础（沉箱），用3 个或4个空心 的混凝土立柱支撑着 甲板结构，在平台底 部的巨大基础中被分 隔为许多圆筒型的贮 油舱和压载舱，这种 平台的重量可达数十 万吨，正是依靠自身 的巨大重量，平台直 接置于海底。 一、海洋工程船的种类 2.3张力腿式平台 张力腿式平台是利用绷紧状态下的锚索 产生的拉力与平台的剩余浮力相平衡的 生产平台。张力腿式钻井平台也是采用 锚泊定位，但与一般半潜式平台不同。 它所用锚索绷紧成直线，钢索的下端与水 底不相切，

4、而是几乎垂直。它所用的是桩 锚(即打入水底的桩为锚)或重力式锚(重块) 等，不是一般容易起放的抓锚。 一、海洋工程船的种类 2.4 单力桩平台SPAR SPAR的理念源自于浮标，实际上它结构的大部分都是浮筒。主体是单圆柱结构 ，垂直悬浮于水中，特别适宜于深水作业，在深水环境中运动稳定、安全性良好 。SPAR 平台主要由四个系统组成：顶部模块、壳体、系泊系统和立管（生产、 钻探和输油等）。水线以下部 分为密封空心体，以提供浮 力，称为浮力舱，舱底部一 般装压载水或用以储油（柱 内可储油也成为SPAR 的显著 优点），中部由锚链呈悬链 线状锚泊于海底。 一、海洋工程船的种类 2.5 FPSO FP

5、SO（Floating Production Storage and Offloading）浮式生产储油卸油船，它 兼有生产、储油和卸油功能，油气生产装置系统复杂程度和价格远远高出同吨位 油船，FPSO装置作为海洋油气开发系统的组成部分，一般与水下采油装置和穿 梭油船组成一套完整的生产系统，是目前海洋工程船舶中的高技术产品 二、海洋工程辅助船的种类 二、海洋工程辅助船的种类 1 AHTS 当今，在占全球离岸作业船中最多的当属锚控、拖带、供应（即:AHTS）三用工作船，它 们在行业内担当不可或缺的角色，并且，随着发展需要，它们逐步趋向增设动力定位功能 DP1或DP2，甚至DP3。 锚控、拖带、供

6、应（AHTS）船将供应船和锚控拖船的功能结合在一 起；是近海离岸作业的支柱。AHTS船不仅可以运输如甲板货物、货柜、淡水、燃油、干散 货、油管、钻井水和泥浆等一应海洋石油供应品到石 油钻塔和平台，而且还提供锚控服 务、拖带作业以及在某些情况中也 作为紧急救援拖带船。一些更现 代的AHTS船也装备有用于消防、 守护、救援作业和漏油回收的 设备，以具备有更为多用途的性 能。 二、海洋工程辅助船的种类 典型的AHTS布置图 二、海洋工程辅助船的种类 2 PSV 随着海洋石油开采技术的不断发展，对船舶功能也有了新的要求，由此就出现了 许多多功能的船舶。PSV就是一种为钻井平台服务的服务船，PSV的船体

7、长度从 65英尺到350英尺不等，发挥的作用也是多方面的，但是更主要的任务还是在海 上平台之间运送人员和物资。PSV与AHTS船类似，但不同之处在于PSV不设绞车 、船尾为闭式(不设艉滚筒)，一般设有大面积载货甲板。 某些PSV是为特定用途 而建造的，或者经改装用于进行某种特别服务，如地震研究、海底软管敷设或离 岸维修理作业；尤其在遥远海域营运的该类船上可能设置供运输乘客来往该船的 直升飞机坪台。 二、海洋工程辅助船的种类 3 DSV 潜水工作船，也被称为水下支持船，油气田建设、生产时水下设备的安装、检查 、维修保养等，都离不开水潜水工作船。 通常潜水工作船作业时，需要ROV支持、动力定位。船

8、型带有长艉甲板且较宽阔 ，便于作业、月池吊放系统、直升机支持，机动性抗风浪性都很强。 二、海洋工程辅助船的种类 4 居住驳 海洋平台在海上工作的周期长，且 离海岸比较远。在平台上工作的人 员往返不便。因此便产生了居住驳 船。此类驳船属海洋工程辅助服务 船舶，拥有可供几百人居住，并配 备网络、餐饮、娱乐设施。居住驳 可以作为浮态海上酒店，专为油田 服务。 人员登乘通常通过直升机往返，因 此船上都配备直升机平台。 二、海洋工程辅助船的种类 5半潜运输船 为解决海工大件装卸而催生的特种运输船，也解决了 有些平台、船舶、有浮力海工大件的远海拖航的问题 。半潜船是一种以装运特大型结构物为目标的特种工 程

9、船，它的作业甲板面积可达成千上万平方米。具有 强大的调载系统，可以使船体在三、四个小时下沉至 承载甲板没入水中，然后将需要其承载的物体引入甲 板上方，用调载系统使船体上浮，将承载物举出水面 安放在甲板上。运输到目的地后，带着该承载物一起 下沉，待承载物浮起并拖离后，半潜运输船自行浮起 ，承载过程完成。 三、海洋工程辅助船的主要特点 三、海洋工程辅助船的主要特点 1设备订货 1.1 EPC（工程总承包） 由总承包单位承揽整个建设工程的设计、采购、施工，并对所承包的建设工程 的质量、安全、工期、造价等全面负责，最终向建设单位提交一个符合合同约 定、满足使用功能、具备使用条件并经竣工验收合格的建设工

10、程承包模式。 在海工项目中，各种设备繁多，且非常重要，通常一些主要设备由船东供。但 是也有部分船东在锁定厂商表后采用EPC的总承包模式。 三、海洋工程辅助船的主要特点 1.2 Contractor Furnish Equipment，简称CFE 即船东供主要设备，其与一些辅助设备由建造方采购。海工产品中，CFE的 模式较为常见。 1.3 POS文件 普通运输船舶的设备主要性能参数要求一般在合同设计阶段直接在规格书中 体现，具体细节要求在各设备的技术协议中完善。 而关于海工产品的设备要求，设计院一般会提供POS文件，POS文件中关于 设备的要求比较细，设备技术谈判时，直接参考POS文件。在满足设

11、备性能 要求的情况下，可以对POS文件中的技术要求作一些细微的调节。 三、海洋工程辅助船的主要特点 2 设备与系统比较复杂 2.1 推进系统 推进系统绝大多数海工辅助船的纵向、横向或全回转推进器或推力器通常采 用变距桨（CPP）形式。用于海工辅助船的推进装置/推力器的类型主要有： a) 艉轴传动式推进装置：可细分为带或不带导管式变距桨或定距桨，大多数 海工辅助船的推进装置为带导管式变距桨。 b) 全回转推进装置/推力器：可细分为带或不带导管式变距桨或定距桨。 c) 槽式或伸缩式（侧向）推力器：可细分为定距桨或变距桨二种。 d) 外摆线直翼式推进器：由五个可变换角度的垂直翼围绕垂向轴以外摆线旋

12、回方式运转的舵桨型推进装置，可以通过调整横向偏心量的方向和位置，不 仅可以输出推力，也可以快速改变推力方向。 三、海洋工程辅助船的主要特点 2.2 供货系统 海工辅助船通常设有一定数量的气动力散料输送系统（Dry Bulk Handing System）和泥浆处理系统（Liquid Mud Handling System），散料输送系统 的主要工作是把石油钻井材料（如水泥、重晶石粉、土粉等）通过气动力传 输装置输送到平台；泥浆处理系统的工作则是根据平台的需求，将特定数量 和种类的泥浆输送给平台，或者将平台多余的泥浆回收，送陆地做无污染处 理。 三、海洋工程辅助船的主要特点 2.3 甲板设备 甲

13、板上可能有折臂式吊机、伸缩式吊机、Kingpost、 A-Frame等。 在设计时 ，考虑到海洋的恶劣环境，在材质上安全系数一般都会额外放大。 甲板上还布置有各种用途的绞车，例如移货绞车，锚操作绞车，储绳绞车以 及定位绞车等。 储绳绞车移货绞车操锚绞车 三、海洋工程辅助船的主要特点 3试验的周期长 海工辅助船的各种性能和功能，在海上试航时要在船东、船检，甚至是有资 质的第三方公司的共同见证下完成试验。 因为海试的项目比较多，时间比较长，而且大部分要在深水区域试验，一旦 遇到恶劣的天气条件等不确定性的因素，试验的周期可能会变的更长。 通常动力定位的试验至少需要2周，而AHTS的拖力试验还需要有能

14、够承载系 柱拉力的码头拖桩。 4生产设计的难度大 海工辅助船通常主尺度小，而管系多，系统复杂，周期长，费用高，难度大 。如果不能在生产设计阶段将问题解决，后期建造将受到不可控制的影响。 三、海洋工程辅助船的主要特点 5 FMEA(故障模式与影响分析) 所谓FMEA，就是对动力定位系统可能的故障模式及故障对整个系统的影响进行 评估。FMEA是确定动力定位船舶有可靠性的重要方法，通过FMEA可发现动力 定位系统在设计上的缺陷。一般来讲，设计单位没有能力进行这方面的分析，国 际上有专门进行FMEA的机构，船级社也有这方面的能力。 1，所有系统主要部件描述以及表示他们相互之间作用的功能框图； 2，所有

15、严重故障模式 3，每一故障模式的主要可预测原因 4，每一故障对船位的瞬态影响 5，探测故障的能力 6，故障对系统剩余能力的影响 7，对可能的公共故障模式的分析 四、海洋工程辅助船的主要系统和设备 四、海洋工程辅助船的主要系统和设备 1推进系统 在海工船范畴中，因其特殊的操纵性和动力定位的要求，其推进操纵系统 与传统概念有很大的区别。 其推进系统主要分为2种方式，传统的柴油机动力推进系统和电力推进系 统。 相当部分的海工辅助船还具备有艉部侧向推力器和一个以上的艏部侧向推 力器。除此以外，少数具备动力定位的海工辅助船通常采用全回转型的主 推进器和艏部侧向推力器。 四、海洋工程辅助船的主要系统和设备

16、 1.1传统柴油机推进系统 船舶推进操纵系统是船舶航行的核心部分，主要由主机、传动设备、轴系、轴系附 件和推进器（螺旋桨、 侧推）组成。 四、海洋工程辅助船的主要系统和设备 1.1.1主机 使用柴油机作为内燃机，具有启动 迅速、部分负荷运转性能好、安全 可靠、功率范围大、效率高、技术 成熟等优点。船舶主机和船舶电站 多采用柴油机。 为降低燃油消耗，利用柴油机的 额外功率，往往布置由柴油机驱 动的轴带发电机。轴带发电机的布 置位置根据机舱大小和实际布置大 体如右图所示。 四、海洋工程辅助船的主要系统和设备 一般来说，为消防系统服务的主消防泵也由柴油机驱动，称为轴带消防泵（ PTO)，通常布置在柴油机的自由端。 轴带消防泵 四、海洋工程辅助船的主要系统和设备 1.1.2传动设备 船动设备包括齿轮箱，弹性连轴节等。 齿轮箱主要有以下功能： 倒/顺车功能（并联两套离合器布置，液压操纵换向） 减速功能（减速比：大齿轮齿数/小齿轮齿数） 离合功能（采用多片湿式摩擦离合器，接排柔和，减小换向冲击） 承受螺旋桨推力（承受螺旋桨倒顺产生的推拉力 弹性联轴节又称橡胶弹性联轴节，是用于机械