一种千米水深浮筒式PLET舷侧安装方法与流程

一种千米水深浮筒式plet舷侧安装方法
技术领域
1.本发明涉及应用在深水海洋工程管道端部在线结构物安装技术领域，尤其涉及一种千米水深浮筒式plet舷侧安装方法。


背景技术：

2.目前，随着深水海洋工程在不断的发展壮大，对于海底的管道安装技术要求也在不断的提高。现有的深水海洋工程plet端的安装中，最大1200米水深存在12寸大重量多功能plet安装工作，如果采用传统在作业线安装工艺进行安装plet。会存在以下难题：(1)plet重量45吨和尺寸较大，就算将防沉板和plet主体分开安装，plet的主体仍然不能通过张紧器和托管架滚轮。如降低重量将会减少功能；(2)如果采用s
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lay工艺将plet铺设到海底，由于plet较重，需要提供较大的张力才能保持plet端部应力要求，但增大铺设张力后随之就增大底部张力，增大底部张力后，由于地质的影响，会存在多达几百处的悬跨处理，面对千米的水下悬跨处理工作，需要工期几个月和费用高到上亿元，面对如此高费用的悬跨处理工作，经济型的对比导外方业主对油田开发推迟。因此，上述的大尺寸大重量多功能的plet在海底安装过程中，目前现有技术面对大尺寸大重量多功能的plet很难完成顺利安装。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是如何提供一种深浮筒式plet舷侧安装方法，以解决现有大尺寸大重量多功能的plet在千米水深下安装的难题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种深浮筒式plet舷侧安装方法，包括步骤s1、预先安装回收浮筒和海管，将船舶远离所述海管的海管封头，并使用phs系统将所述海管回收至舷侧，将海管collar悬挂在phs系统悬挂卡子上，在吊机的辅助下，将所述海管的collar保护器拆除；s2、然后将phs系统旋转至水平，切割所述海管封头，回收所述海管封头和所述回收浮筒，所述海管回收结束，准备进行plet安装；s3、通过hysy201船的800t钩将所述plet从驳船吊至甲板，通过吊装框架吊装所述plet至所述phs系统上的适配框架，将所述plet下面挂点插入所述适配框架的凹槽内固定，并将下放锁具连接在ar绞车和下放点上；s4、通过plet在所述phs系统上就位后先将yoke臂放置于海管一侧的支撑上，将浮筒连接索具通过rov卡环与所述yoke臂完成连接；s5、旋转所述phs系统将所述plet旋转与所述海管一致的倾斜角度，调整所述phs系统上面液压缸，控制和调整所述plet的姿态，使所述plet的管端和所述海管的管端在一条直线上，进行所述plet组对，焊接、检验、喷砂除锈与防腐涂敷；s6、当完成所有焊接后，安装30t浮筒，在甲板完成浮筒配扣，通过800t钩起吊所述浮筒，将所述浮筒与所述plet的yoke臂通过钢丝连接，并旋转至舷外；s7、在所述浮筒安装完毕，打开悬挂卡子的保险销，然后所述ar绞车缓慢带力，将所述plet从底座框架挂点中拉出，使所述plet和所述phs系统慢慢分离；s8、安装分析，对所述海管回收状态、悬挂状态和plet下放状态进行空管和充水状态的静态，动态和疲劳工况进行计算，并对所述船舶姿
态，对接角度和所述船舶位置进行敏感性分析；最终得出每种状态下所述海管和所述plet受力情况，每种状态下所述船舶移动距离、所述ar缆收放长度相互配合关系；根据安装分析结果利用ar绞车和船舶移动配合缓慢下放plet至海底，在完成测量后，所述船舶吊机起升，回收30t浮筒。
5.更进一步地，所述s1具体包括，在所述海管起始和终止铺设时，在所述海管的起始和终止端封头上预先安装回收浮筒，以协助后续使用phs系统回收所述海管至舷侧；当所述phs系统准备就绪后，将ar缆从所述phs系统中下放，所述ar缆端部连接1个rov钩，由rov协助将所述rov钩和所述浮筒连接；所述船舶远离海管封头，移动到预定位置后，绞车带力根据预设计算报告中船舶移动距离和回收所述ar缆长度的关系，逐步将收回所述ar缆和所述船舶逐步向所述海管封头移动，直至所述海管封头出水面，出水面后放慢速度，稍微调整直至所述海管collar进入悬挂卡子内，所述海管封头高于所述悬挂卡子；在吊机的辅助下，将所述海管的collar保护器拆除，测量海管的倾斜角度，根据所述海管的角度调整所述悬挂卡子角度，使其保持一致，慢慢下放所述海管将collar慢慢放在所述悬挂卡子上，当所述ar绞车力全部转移到所述悬挂卡子上后，放松所述ar绞车，然后关闭所述悬挂卡子的保护门。
6.更进一步地，在所述s7中，通过在海管上设有一悬挂法兰collar，通过将所述海管固定在所述悬挂卡子内后，所述海管依靠重力将所述悬挂法兰悬挂在所述phs系统上，并可调整所述悬挂卡子的角度和所述海管角度，使所述海管和所述悬挂卡子完美匹配。
7.更进一步地，在所述s3中，通过将所述适配框架与所述plet连接的挂点用于调节所述plet位置，调节范围为上下各1.2米。
8.更进一步地，在所述s4之后，还包括将海管封头切除后，将管端坡口加工，若是cra材质则需要安装水溶纸，然后做好保护等待最终的组对焊接。
9.更进一步地，在所述s7中，通过将所述悬挂卡子设置在所述phs系统和所述海管中间，以使所述悬挂卡子和所述海管完全配合连接。
10.更进一步地，所述s8具体包括，分析计算缓慢移船同时保持张力，释放ar缆下放所述plet；根据所述分析计算进行每一次移船距离，所述ar缆下放长度和所述ar绞车的张力进行匹配和控制，以使所述plet慢慢入水，在所述plet过飞溅区时要尽快通过，减小波浪的影响，通过800t保持小张力保持所述浮筒的竖直；继续下放所述plet至800t钩入水约30m，暂停下放，rov监控完成所述浮筒顶部连接索具与800t脱钩；按照计算分析的步骤继续下放所述plet至接近泥面，所述plet处于较为水平的姿态；通过所述plet上面定位设备与水下lbl系统互相矫正，确定所述plet安装位置和姿态，确定是否满足设计的精度要求；完成测量后，所述rov解开所述plet下放点上的所述rov卡环，将所述ar缆和所述plet分离，通过所述hysy201船回收所述ar缆，将所述rov拆卸定位和回收所述lbl系统；当所述hysy201船撤离后，由所述rov支持船回收所述30t浮筒，先由吊机下放61t重配重块，然后将所述浮筒上下2根锁具分别和所述配重块上下2根锁具连接，慢慢下放所述配重块，将所述30t浮筒浮力转移到所述配重块上，待所述浮筒稳定后，由所述rov将连接浮筒和所述yoke臂的钢丝剪短，然后船舶吊机起升，回收所述30t浮筒。
11.本发明的技术效果在于：通过预先安装回收浮筒和海管，将船舶远离所述海管的海管封头，并使用phs系统将海管回收至舷侧，将海管collar悬挂在phs系统悬挂卡子上，将phs系统旋转至水平，切割所述海管封头，回收所述海管封头和所述回收浮筒，所述海管回
收结束，准备进行plet安装；通过hysy201船的800t钩将所述plet从驳船吊至甲板，通过吊装框架吊装所述plet至所述phs系统上的适配框架，将所述plet下面挂点插入所述适配框架的凹槽内固定，并将下放锁具连接在ar绞车和下放点上；浮筒连接索具通过rov卡环与所述yoke臂完成连接；控制和调整所述plet的姿态，使所述plet的管端和所述海管的管端在一条直线上，进行所述plet组对，焊接、检验、喷砂除锈与防腐涂敷；当完成所有焊接后，将所述浮筒与所述plet的yoke臂通过钢丝连接，并旋转至舷外；将所述plet从底座框架挂点中拉出，使所述plet和所述phs系统慢慢分离；通过进行安装分析，根据安装分析结果利用ar绞车和船舶移动配合缓慢下放plet至海底，以及在完成测量后，所述船舶吊机起升，回收30t浮筒；实现了在千米水深舷侧安装12寸大尺寸大重量多功能plet，是海洋工程海底管道水下结构技术突破。
附图说明
12.图1是本发明实施例提供的一种深浮筒式plet舷侧安装方法的流程示意图。
13.图2是本发明实施例提供的plet舷侧下放计算模型示意图。
14.图3是本发明实施例提供的海管回收时回收浮筒的结构示意图。
15.图4是本发明实施例提供的12寸plet吊装示意图。
16.图5是本发明实施例提供的6寸plet吊装示意图。
17.图6是本发明实施例提供的6寸plet下放锁具布置示意图。
18.图7是本发明实施例提供的12寸plet下放锁具布置示意图。
19.图8是本发明实施例提供的30t浮筒舷侧安装布置示意图。
20.图9是本发明实施例提供的30t浮筒回收锁具布置示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
22.本发明实施例提供了一种深浮筒式plet舷侧安装方法，结合附图1
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9所示，包括以下步骤。
23.s1、预先安装回收浮筒16和海管7，将船舶远离所述海管7的海管封头19，并使用phs系统4将海管7回收至舷侧，将海管collar3悬挂在phs系统4悬挂卡子9上，在吊机的辅助下，将所述海管7的collar保护器17拆除。
24.其中，浮筒式plet1结构形式主要由plet主体，防沉板和yoke臂11组成，在防沉板上存在主下放吊点15，使用此吊点15与ar缆5连接进行下放；yoke臂11用来连接浮筒，浮筒的浮力可以保持plet1一直存在向上的张力，保证海管7的安全。
25.具体地，通过在海管7起始和终止铺设时，预先安装回收浮筒16，在安装浮筒完成，在将海管7与浮筒进行安装。通过将船舶远离所述海管7的海管封头19，并使用phs系统4将海管7回收至舷侧，将海管collar3悬挂在phs系统4悬挂卡子9上，在吊机的辅助下，将所述海管7的collar保护器17拆除，这样便于海管7与浮筒安装方便。
26.s2、然后将phs系统4旋转至水平，切割所述海管封头19，回收所述海管封头19和所述回收浮筒16，所述海管7回收结束，准备进行plet1安装。
27.具体地，通过将phs(plet handing system)系统旋转至水平，切割所述海管封头19，回收所述海管封头19和所述回收浮筒16，所述海管7回收结束，准备进行plet1安装。通过将海管7的设置，从而能够便于进行plet1的安装，进而提高plet1的安装效率，使用方便。
28.s3、通过hysy201船的800t钩将所述plet1从驳船吊至甲板，通过吊装框架21吊装所述plet1至所述phs系统4上的适配框架2，将所述plet1下面挂点8插入所述适配框架2的凹槽内固定，并将下放锁具连接在ar绞车和下放点上。
29.其中，hysy201船指的是“海洋石油201”，是世界上第一艘同时具备3000米级深水铺管能力以及4000吨级重型起重能力和dp3级全电力推进的动力定位并具备自航能力的船型深水铺管起重工程作业船。
30.具体地，通过hysy201船的800t钩将所述plet1从驳船吊至甲板，通过吊装框架21吊装所述plet1至所述phs系统4上的适配框架2。为了使起吊钢丝远离plet1上面阀门，保证阀门的安全，所以采用吊装框架21进行吊装；并在起吊前在plet1上安装定位设备用以确定plet1最终的位置和姿态的测量。由于plet1长度和高度各不相同，并要保证下放点和ar缆5在同一直线上，所以为解决多种结构形式plet1与phs系统4相互匹配的难题，设计了适应性框架。此框架可以将plet1和phs完美结合，且由于plet1在水下精度要求很高，具有调整plet1精度的功能；解决了多样pelt悬挂问题。将所述plet1下面挂点8插入所述适配框架2的凹槽内固定，并将下放锁具连接在ar绞车和下放点上，从而使得plet1与适配框架2之间安装方便。如果需要调整plet1在水下位置，可以调整挂点8的位置来上下调整plet1的位置，从而达到使plet1在设计位置。
31.s4、通过plet1在所述phs系统4上就位后先将yoke臂11放置于海管7一侧的支撑上，将浮筒连接索具通过rov卡环12与所述yoke臂11完成连接。将rov卡环12弓身与索具琵琶头用细绳捆绑好。通过在悬挂卡子9的下端连接yoke臂11，在yoke臂11的下端连接hub13。
32.s5、旋转所述phs系统4将所述plet1旋转与所述海管7一致的倾斜角度，调整所述phs系统4上面液压缸，控制和调整所述plet1的姿态，使所述plet1的管端和所述海管7的管端在一条直线上，进行所述plet1组对，焊接、检验、喷砂除锈与防腐涂敷。通过调节plet1和海管7的倾斜角度一致，使plet1管端和海管7管端在一条直线上，从而方便对所述plet1组对，焊接、检验、喷砂除锈与防腐涂敷，处理效果好。
33.s6、当完成所有焊接后，检验和防腐工作后，安装30t浮筒6，在甲板完成浮筒配扣，通过800t钩起吊所述浮筒，将所述浮筒与所述plet1的yoke臂11通过钢丝连接，并旋转至舷外。
34.具体地，当完成所有的焊接，检验和防腐工作后，准备安装30t浮筒6，在甲板完成浮筒配扣，根据plet1不同重量调整浮筒浮力块数量。使用800t钩起吊浮筒，将浮筒与plet1的yoke通过钢丝连接，并旋转至舷外，继续旋转主吊，将浮筒转至plet1正前方，随着plet1的下放浮筒连接索具缓慢拉直并拎起yoke，过程中需避免触碰钩挂plet1结构物。
35.s7、在所述浮筒安装完毕，打开悬挂卡子9的保险销，然后所述ar绞车缓慢带力，将所述plet1从底座框架挂点8中拉出，使所述plet1和所述phs系统4慢慢分离。
36.具体的，浮筒安装完毕，打开悬挂卡子9的保险销，然后ar绞车缓慢带力，收紧ar缆5，将海管7的张力从悬挂卡子9传递至ar绞车上进行张力转换，打开悬挂卡具10，收回悬挂卡子9，使海管7与悬挂卡子9完全分离，然后继续收紧ar缆5，将plet1从底座框架挂点8中拉
出，使plet1和phs慢慢分离。
37.s8、安装分析，对所述海管7回收状态、悬挂状态和plet1下放状态进行空管和充水状态的静态，动态和疲劳工况进行计算，并对所述船舶姿态，对接角度和所述船舶位置进行敏感性分析；最终得出每种状态下所述海管7和所述plet1受力情况，每种状态下所述船舶移动距离、所述ar缆5收放长度相互配合关系；根据安装分析结果利用ar绞车和船舶移动配合缓慢下放plet1至海底，在完成测量后，所述船舶吊机起升，回收30t浮筒6。
38.在本发明实施例中，所述s1具体包括，在所述海管7起始和终止铺设时，在所述海管7的起始和终止端封头上预先安装回收浮筒16，以协助后续使用phs系统4回收所述海管7至舷侧；当所述phs系统4准备就绪后，将ar缆5从所述phs系统4中下放，所述ar缆5端部连接1个rov钩20，由rov18协助将所述rov钩和所述浮筒连接；所述船舶远离海管封头19，移动到预定位置后，绞车带力根据预设计算报告中船舶移动距离和收所述ar缆5长度的关系，逐步将收回所述ar缆5和所述船舶逐步向所述海管封头19移动，直至所述海管封头19出水面，出水面后放慢速度，稍微调整直至所述海管7进入悬挂卡子9内，所述海管封头19高于所述悬挂卡子9；在吊机的辅助下，将所述海管7的collar保护器17拆除，测量海管7的倾斜角度，根据所述海管7的角度调整所述悬挂卡子9角度，使其保持一致，慢慢下放所述海管7将collar3慢慢放在所述悬挂卡子9上，当所述ar绞车力全部转移到所述悬挂卡子9上后，放松所述ar绞车，然后关闭所述悬挂卡子9的保护门。
39.在本发明实施例中，在所述s7中，由于舷侧没有张紧器的存在，通过在海管7上设有一悬挂法兰collar3，通过将所述海管7固定在所述悬挂卡子9内后，所述海管7依靠重力将所述悬挂法兰悬挂在所述phs系统4上，并可调整所述悬挂卡子9的角度和所述海管7角度，使所述海管7和所述悬挂卡子9完美匹配，海管7稳定后以利于后续的plet1对接。
40.在本发明实施例中，在所述s3中，通过将所述适配框架2与所述plet1连接的挂点8用于调节所述plet1位置，调节范围为上下各1.2米。
41.具体地，由于plet1长度和高度各不相同，并要保证下放点和ar缆5在同一直线上，所以为解决多种结构形式plet1与phs系统4相互匹配的难题，设计了适应性框架，此框架可以将plet1和phs完美结合，且由于plet1在水下精度要求很高，以方面后续水下连接井口，所以此框架上与plet1连接的挂点8设计成可以调整plet1位置，调整范围为上下各1.2米，具有调整plet1精度的功能；解决了多样pelt悬挂问题。
42.在本发明实施例中，在所述s4之后，还包括将海管封头19切除后，将管端坡口加工，若是cra材质则需要安装水溶纸，然后做好保护等待最终的组对焊接。
43.在本发明实施例中，在所述s7中，通过将所述悬挂卡子9设置在所述phs系统4和所述海管7中间，以使所述悬挂卡子9和所述海管7完全配合连接。
44.具体地，由于海管7管径各不相同，但phs上的悬挂卡子9尺寸为24寸固定尺寸，为保证此设备可以使用更多样的海管7管径，所以设计一种适配悬挂卡子9，此卡子放置在phs悬挂卡子9和海管7中间，将悬挂卡子9和海管7完美结合。
45.在本发明实施例中，所述s8具体包括，分析计算缓慢移船同时保持张力，释放ar缆5下放所述plet1；根据所述分析计算进行每一次移船距离，所述ar缆5下放长度和所述ar绞车的张力进行匹配和控制，以使所述plet1慢慢入水，在所述plet1过飞溅区时要尽快通过，减小波浪的影响，通过800t保持小张力保持所述浮筒的竖直；继续下放所述plet1至800t钩
入水约30m，暂停下放，rov18监控完成所述浮筒顶部连接索具与800t脱钩；按照计算分析的步骤继续下放所述plet1至接近泥面，所述plet1处于较为水平的姿态；通过所述plet1上面定位设备与水下lbl系统互相矫正，确定所述plet1安装位置和姿态，确定是否满足设计的精度要求；完成测量后，所述rov18解开所述plet1下放点上的所述rov卡环12，将所述ar缆5和所述plet1分离，通过所述hysy201船回收所述ar缆5，将所述rov18拆卸定位和回收所述lbl系统；当所述hysy201船撤离后，由所述rov18支持船回收所述30t浮筒6，先由吊机下放61t重配重块14，然后将所述浮筒上下2根锁具分别和所述配重块14上下2根锁具连接，慢慢下放所述配重块14，将所述30t浮筒6浮力转移到所述配重块14上，待所述浮筒稳定后，由所述rov18将连接浮筒和所述yoke臂11的钢丝剪短，然后船舶吊机起升，回收所述30t浮筒6。
46.本发明实施例通过预先安装回收浮筒16和海管7，将船舶远离所述海管7的海管封头19，并使用phs系统4将海管7回收至舷侧，将海管collar3悬挂在phs系统4悬挂卡子9上，将phs系统4旋转至水平，切割所述海管封头19，回收所述海管封头19和所述回收浮筒16，所述海管7回收结束，准备进行plet1安装；通过hysy201船的800t钩将所述plet1从驳船吊至甲板，通过吊装框架21吊装所述plet1至所述phs系统4上的适配框架2，将所述plet1下面挂点8插入所述适配框架2的凹槽内固定，并将下放锁具连接在ar绞车和下放点上；浮筒连接索具通过rov卡环12与所述yoke臂11完成连接；控制和调整所述plet1的姿态，使所述plet1的管端和所述海管7的管端在一条直线上，进行所述plet1组对，焊接、检验、喷砂除锈与防腐涂敷；当完成所有焊接后，将所述浮筒与所述plet1的yoke臂11通过钢丝连接，并旋转至舷外；将所述plet1从底座框架挂点8中拉出，使所述plet1和所述phs系统4慢慢分离；通过进行安装分析，根据安装分析结果利用ar绞车和船舶移动配合缓慢下放plet1至海底，以及在完成测量后，所述船舶吊机起升，回收30t浮筒6；实现了在千米水深舷侧安装12寸大尺寸大重量多功能plet1，是海洋工程海底管道水下结构技术突破。
47.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。