鋪管法的連續移動(dòng)性質(zhì)要求鋪管船的移動(dòng)性好,因此,Reellay鋪管船均采用船型結構,Reellay鋪管船的鋪管能力主要取決于卷筒的尺寸和管線(xiàn)矯直機構(ramp),卷筒軸的直徑?jīng)Q定了 鋪管直徑,卷筒翼緣的直徑?jīng)Q定了鋪管長(cháng)度。Reellay鋪管船上沒(méi)有焊接站,因此,鋪設剛性(鋼)管時(shí), 鋪管長(cháng)度為卷筒儲管能力。而鋪設柔性管或臍帶纜時(shí),通�？刹捎脙蓚�(gè)卷筒。管線(xiàn)矯直機構的能力取決于矯直機(straightener)的噸位。Reellay鋪管船分為剛性管鋪管船和柔性管鋪管船,一般的鋼性管鋪管船也可鋪設柔性管或臍帶纜,但柔性管鋪管船則不能鋪設剛性管,一般的柔性管鋪管船均裝載兩個(gè)以上的卷筒。
鋪管船由于受到使用范圍的限制,不為大眾所了解,但隨著(zhù)近年來(lái)海上油氣開(kāi)發(fā)的日益紅火,逐漸進(jìn)入人們的視野。在20世紀,鋪管船的設計、建造及使用主要以歐洲的荷蘭、挪威、意大利以及美國等少數幾個(gè) 為主,而國內以中海油為首的海油工程公司亦只有幾艘船齡較長(cháng)的改造船投入使用。20世紀后期,以海油工程公司為主的一些國內用戶(hù)開(kāi)始大規模建造。
近年來(lái),隨著(zhù)船舶建造技術(shù)的發(fā)展,新技術(shù)的泛應用,鋪管船的發(fā)展取得很大的進(jìn)步。從采用錨泊定位、作業(yè)水深僅300m以?xún)葴\水的鋪管船,發(fā)展到采用動(dòng)力定位、能滿(mǎn)足3000m以?xún)茸鳂I(yè)水深的深海作業(yè)鋪管船;船只噸位也從幾千噸、到上萬(wàn)噸、乃至十幾萬(wàn)噸;船型從早期的單體駁船型發(fā)展為單體船、雙體船、半潛船。同時(shí),鋪管專(zhuān)用裝備,如:張緊器、A&R絞車(chē)、托管架的技術(shù)進(jìn)步,為鋪管船由淺海走向深海提供了必要的保證。
對鋪管船來(lái)說(shuō),關(guān)鍵的技術(shù)參數主要包括目標工程的鋪管水深及對應的鋪管管徑、對應海區的海況條件及符合作業(yè)的工作環(huán)境,管線(xiàn)的轉運及貯存要求等主要技術(shù)要求。鋪管船作業(yè)水深一般劃分為超淺水、淺水和深水,超淺水一般指作業(yè)水深不超過(guò)30m～50m的淺海區域,淺水為作業(yè)水深不超過(guò)300m的區域,而深水鋪管船一般能滿(mǎn)足 作業(yè)水深為3000m以?xún)鹊纳詈^域。鋪管管徑是指該船能鋪設的海底管線(xiàn)的大小,它對應的是一個(gè)管徑范圍�，F在主流的鋪管船能鋪設的管徑范圍一般為4″～48″,若包括涂層為4″～60″,現能做到 的鋪管管徑可達60″。對一艘鋪管船來(lái)說(shuō),鋪管水深和對應的鋪管管徑直接反映了該船的鋪管能力。
鋪管船作業(yè)環(huán)境條件參數的高低直接反映該船的主尺度要求,并對造價(jià)產(chǎn)生較大的影響。參數偏低,滿(mǎn)足不了作業(yè)海區作業(yè)的要求;參數偏高,造價(jià)相應提高、運營(yíng)成本上升。因此,綜合平衡各參數指標,提出合適的作業(yè)環(huán)境條件,是鋪管船建造成功與否的關(guān)鍵。
為滿(mǎn)足鋪管船連續作業(yè),同時(shí)綜合考慮管線(xiàn)的運輸成本,對管線(xiàn)的轉運及貯存要求應有具體的指標要求。為保證鋪管作業(yè)的連續性,鋪管船一般考慮能貯存5000t～12000t的管材及相應耗材,而60″管單節管 重量為40t,船上通常能貯存的管線(xiàn)為200～300根。通常,鋪管作業(yè)的速度為每天3km～8km不等,即每天消耗250～650根單節管不等(單節管管長(cháng)一般為12.2m)。因此,單靠船平臺上貯存的管線(xiàn)很難保證工程施工作業(yè)的連續性,需考慮專(zhuān)用運管船隨時(shí)補充。過(guò)大的貯存量會(huì )導致船平臺主尺度過(guò)大,性能較差。因此,應對合理的貯存量與管線(xiàn)補給的即時(shí)性綜合評估,提出合適的貯存量。
船體耐波性能的優(yōu)劣,直接關(guān)系到鋪管作業(yè)的有效工作時(shí)間。在鋪管作業(yè)過(guò)程中,經(jīng)常會(huì )發(fā)生管線(xiàn)斷裂現象,主要是由于受海浪等外界條件影響,船平臺的漂移與管線(xiàn)的受力不匹配,使管線(xiàn)受外力超出管線(xiàn)的應力水平而導致的。另外,耐波性的好壞還直接影響到船上工人的施工作業(yè)。一般來(lái)說(shuō),主要應考慮船平臺的固有橫搖周期與目標工程區域的波浪周期間的關(guān)系,設計上應避免兩周期在同一區域內,一般考慮有2s左右的差距。在我國南海水域,波浪的固有周期一般為7s～12s秒之間,該指標對船體耐波性設計有很高的技術(shù)難度。
要滿(mǎn)足鋪管作業(yè)的要求,在鋪管船設計時(shí)需重點(diǎn)考慮船型選擇、作業(yè)定位、主起重機等方面的要求,以保證鋪管作業(yè)的效率。首先,從船型選擇上進(jìn)行分析,現有的鋪管船船型一般為單體駁船型、單體船型、半潛船型等三種船型,不同的船型選擇,適合不同的工程需要。
(1)單體駁船型,一般比較簡(jiǎn)易,采用錨泊定位方式,造價(jià)較便宜,主要針對淺水、超淺水。但其機動(dòng)性差,作業(yè)時(shí)需較多的輔助船舶;
(2)單體船型,設備配置一般比較考究,大多采用動(dòng)力定位和錨泊定位的組合方式,既能以錨泊定位方式在淺水區域作業(yè),又能以動(dòng)力定位方式在深水區域作業(yè),但造價(jià)較高;
(3)半潛船型,主要鋪管對象是深水區域作業(yè),一般采用動(dòng)力定位的方式,該類(lèi)型的船一般在設計時(shí)除了考慮鋪管作業(yè)外,還配有大型起重機,能滿(mǎn)足海上大型結構物的吊裝,以及有大量的人員居住艙室,可以作為平臺支持船使用。該類(lèi)型船造價(jià)非常昂貴。
其次,鋪管船在作業(yè)時(shí)有準確的定位要求,現在的定位方式一般有錨泊定位和動(dòng)力定位兩種方式。采用錨泊定位的船,由于裝機功率相對較小,船體本身亦不是很復雜,因此造價(jià)相對較低,作業(yè)時(shí)需配備2～3艘起拋錨船為其不停地交替起拋錨作業(yè),一般 作業(yè)水深不超過(guò)300m。水深過(guò)深,需配備較長(cháng)的纜繩,且錨機負荷增大,建造和運營(yíng)成本上升,鋪管效率也受影響。采用動(dòng)力定位的船,需配備較強的推進(jìn)器功率,并且有些船考慮到動(dòng)力定位的可靠性,一般采用DP-2或DP-3級,因此裝機功率較大,并且船體結構和系統復雜,技術(shù)含量相對較高。此類(lèi)船一般考慮可在深水區域作業(yè)或不能采用拋錨定位的水域作業(yè),現已有可滿(mǎn)足 作業(yè)水深不超過(guò)3000m的深水鋪管船�？紤]到運營(yíng)成本或定位有特殊要求等因素,部分鋪管船采用錨泊定位和動(dòng)力定位相結合的方式,能滿(mǎn)足普通工程的要求。而半潛船型,由于其目標工程主要是深水區域,因此基本采用動(dòng)力定位的方式。
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