阅读说明：本技术 一种双船提拉更换系泊锚腿的方法 (method for replacing mooring anchor legs by lifting double ships ) 是由 张人公 苗春生 林守强 高超 刘耀江 高原 孙锟 郑申奎 于 2019-01-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种双船提拉更换系泊锚腿的方法,包括：调整FPSO艏向；松弛锚腿；辅助提拉船与锚系处理船分别连接至配重链上的第一预设位置和第二预设位置；辅助提拉船回收绞车带提升至指定深度,并沿FPSO反方向同步移船；锚系处理船回收配重链和旧躺地缆,直至旧躺地缆的损坏段全部回收上甲板,同时辅助提拉船配合移船；切割并回收旧躺地缆的损坏段；制作旧躺地缆剩余段的新上索接头,并与新躺地缆的下索接头连接,下放入水；锚系处理船与辅助提拉船配合,沿原设计路由移船铺设；张紧锚腿。本发明可实现在FPSO在位不停产的情况下进行躺地缆更换,仅需回收和铺设部分躺地缆和配重链,工作量大大减少,减小施工作业风险及作业时间,减少油田的产量损失。(The invention relates to a method for replacing mooring anchor legs by lifting two ships, which comprises the following steps: adjusting the heading of the FPSO; loosening the anchor legs; the auxiliary lifting boat and the anchor system processing boat are respectively connected to a first preset position and a second preset position on the counterweight chain; the auxiliary lifting ship recovery winch belt is lifted to a specified depth, and the ship is synchronously moved along the direction opposite to the FPSO direction; recovering the heavy distribution chain and the old lying cable by the anchor system processing ship until the damaged section of the old lying cable is completely recovered on the upper deck, and simultaneously assisting to lift the ship to be matched with the ship moving; cutting and recovering a damaged section of the old lying cable; manufacturing a new upper cable joint of the rest section of the old lying ground cable, connecting the new upper cable joint with a lower cable joint of the new lying ground cable, and putting water into the new lying ground cable; the anchor system processing ship is matched with the auxiliary lifting ship and is paved by moving the ship along the original designed route; tensioning the anchor legs. The invention can realize the replacement of the lying ground cable under the condition that the FPSO is not stopped in place, only needs to recover and lay part of the lying ground cable and the counterweight chain, greatly reduces the workload, reduces the construction operation risk and the operation time, and reduces the yield loss of the oil field.)

一种双船提拉更换系泊锚腿的方法

技术领域

本发明涉及系泊系统，更具体地说，涉及一种双船提拉更换系泊锚腿的方法。

背景技术

内转塔式单点系泊系统(STP，Submerged Turret Production)是一种广泛应用于浮式生产储卸油轮(FPSO，Floating Production Storage and Offloading)的单点系泊系统。FPSO单点系泊系统根据其在位水深的不同、设计厂家的差异以及是否可解脱等导致整个系泊系统结构以及安装方法会有较大的差异。单点系泊系统通常包括6-12条其结构形式相同的锚腿，每条锚腿均由ACT链(调整链)、上锚缆、中水浮筒、连接板(三角板或四角板等)、下锚缆、配重链、躺地缆、锚点等组成。整个单点系泊的锚缆与锚链之间通过各自的索接头和无档链环与相应的连接板连接，并最终连接到海底的锚点上。区别于浅水系泊系统，深水系泊系统由于水深的增大导致锚腿总长度以及总重量的增加，所以在锚腿构成中将一根锚缆分割为上、下锚缆并通过中水浮筒连接。

目前油气开发的趋势逐渐走向深水，深水开发与其配套相关的系泊系统将会越来越多，系泊锚腿随着服役年限的增长，以及风浪流对锚腿的影响，其损坏的几率也逐渐增大，针对深水系泊系统锚系的维修更换将成为重中之重。目前国内未发现在FPSO正常生产情况下的深水永久式不可解脱内转塔单点系泊锚腿躺地缆维修的案例。常规的躺地缆维修更换是通过将单根锚腿的ACT链与FPSO解脱后，回收整根锚腿，直到躺地缆、锚点回收至锚系处理船上，进行躺地缆更换维修，再重新铺设整根锚腿。

上述常规施工方法存在几个缺点：

第一、施工作业风险大。由于锚腿已经服役一定年限，采用整体回收再重新铺设的方式增加了锚腿其他组成部分受损的风险，减少整根锚腿的服役年限。

第二、施工时间增加。为了维修躺地缆需将整根锚腿进行回收并重新铺设，需要更多的海上作业时间。

第三、施工成本增加。在浅水进行系泊锚腿更换时需要使用饱和潜水员进行辅助作业，增加了施工成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种双船提拉更换系泊锚腿的方法，该方法仅需对部分躺地缆以及配重链进行回收和重新铺设，工作量大大减少，且能够实现在FPSO在位不停产的情况下进行躺地缆更换。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种双船提拉更换系泊锚腿的方法，其包括以下步骤：

S1、准备工作：

S11、在FPSO的船尾布置数条限位拖轮，使所述FPSO的艏向处在一个恒定的角度附近；

S12、所述FPSO下放ACT链，使得锚腿松弛；

S13、辅助提拉船移船至位于配重链上的第一预设位置的上方，下放绞车带与所述配重链连接；

锚系处理船移船至位于所述配重链上的第二预设位置的上方，通过第一绞车下放绞车带与所述配重链连接；

其中，所述配重链包括面向所述FPSO的首端、以及背离所述FPSO的末端，所述第一预设位置位于所述配重链上靠近其首端的位置，所述第二预设位置位于所述配重链上靠近其末端的位置；

S2、躺地缆回收与更换：

S21、所述辅助提拉船回收绞车带提升至指定深度，并沿所述FPSO的反方向同步移船；

S22、所述锚系处理船回收所述配重链和所述旧躺地缆，直至所述旧躺地缆的损坏段全部回收上甲板，同时所述辅助提拉船配合移船；

S23、切割并回收所述旧躺地缆的损坏段；

S24、制作所述旧躺地缆的剩余段的新上索接头，并与新躺地缆的下索接头连接；

S3、躺地缆重新铺设：

S31、下放所述旧躺地缆的剩余段的新上索接头和所述新躺地缆的下索接头入水；

S32、所述锚系处理船与所述辅助提拉船配合，沿原设计路由移船铺设所述旧躺地缆的剩余段、所述新躺地缆以及所述配重链；

S33、所述FPSO回收所述ACT链，张紧锚腿。

在一些实施例中，所述S1还包括：

所述锚系处理船将所述新躺地缆倒缆至第二绞车滚筒。

在一些实施例中，在所述S12之前，还包括：

测量并记录所述ACT链的入水角度；

在步骤S33之后，还包括：

S34：躺地缆更换完成后，重新测量所述ACT链的入水角度，并与更换前的入水角度进行比较，确保锚腿结构正常。

在一些实施例中，所述S13包括：

所述辅助提拉船移船至所述第一预设位置的正上方水面处，下放绞车带，并在ROV的辅助下与所述第一预设位置处的预安装索具连接；

所述锚系处理船移船至所述第二预设位置的正上方水面处，通过所述第一绞车下放起重锚钩，并在ROV的辅助下与所述第二预设位置挂钩，ROV全程监控挂钩过程。

在一些实施例中，所述第一预设位置距离其首端10-30m；所述第二预设位置距离其末端10-30m。

在一些实施例中，所述S22包括：

S221、所述锚系处理船通过所述第一绞车回收所述配重链，并沿所述FPSO的反方向同步移船，直至所述配重链和所述旧躺地缆的上索接头回收上甲板，同时所述辅助提拉船保持绞车带长度不变，沿所述FPSO的反方向配合移船；

S222、拆除所述旧躺地缆的上索接头与所述配重链的连接；

S223、所述锚系处理船保持船位不变下放所述配重链至海床，同时所述辅助提拉船配合移船；

S224、所述锚系处理船通过第三绞车回收所述旧躺地缆直至损坏段全部回收上甲板，所述第一绞车下放绞车带，同时调整船舶艏向并沿所述FPSO的反方向同步移船。

在一些实施例中，所述S22还包括：

ROV观察着泥点位置，确保锚点前端有充足的所述旧躺地缆在海床，避免所述锚点受到向上的力。

在一些实施例中，所述S23包括：

甲板作业人员在甲板预设位置安装若干个固定卡子，固定所述旧躺地缆于甲板上，然后在设计的切割点位置切割所述旧躺地缆，切割完毕之后，通过第三绞车回收所述旧躺地缆的损坏段上滚筒。

在一些实施例中，所述S32包括：

S321、所述锚系处理船沿所述原设计路由移船铺设所述旧躺地缆的剩余段和所述新躺地缆，直至所述新躺地缆的上索接头铺设至船尾并固定，同时所述第一绞车回收绞车带，ROV实时跟踪着泥点位置；

S322、所述锚系处理船通过所述第一绞车回收所述配重链至甲板并固定，同时所述辅助提拉船配合移船；

S323、连接所述配重链和所述新躺地缆的上索接头，并下放入水；

S324、所述锚系处理船与所述辅助提拉船配合，沿所述原设计路由下放所述旧躺地缆的剩余段、所述新躺地缆和所述配重链至海床。

在一些实施例中，所述S321包括：

所述锚系处理船调整船舶艏向至大致与所述原设计路由平行，然后沿所述原设计路由移船铺设所述旧躺地缆的剩余段和所述新躺地缆。

实施本发明的双船提拉更换系泊锚腿的方法至少具有以下有益效果：本发明在FPSO船尾布置数条限位拖轮，使FPSO的艏向处在一个恒定的角度附近；FPSO下放ACT链，使得锚腿松弛；辅助提拉船和锚系处理船分别移位至位于配重链两端的第一预设位置和第二预设位置的上方，下放绞车带与配重链连接；辅助提拉船回收绞车带提升至指定深度，并沿FPSO的反方向同步移船；锚系处理船回收配重链和旧躺地缆，直至旧躺地缆的损坏段全部回收上甲板，同时辅助提拉船配合移船；切割并回收旧躺地缆的损坏段；制作旧躺地缆的剩余段的新上索接头，并与新躺地缆的下索接头连接；锚系处理船与辅助提拉船配合，沿原设计路由移船铺设旧躺地缆的剩余段、新躺地缆和配重链。本发明通过采用双船提拉的方式进行躺地缆更换，无需对整根锚腿进行回收，仅需回收部分躺地缆以及配重链，减小施工作业风险；由于施工无需对整根锚腿进行重新铺设，极大的减少了施工作业时间；且能够实现在FPSO在位不停产的情况下进行躺地缆更换，避免了FPSO的解脱与回接等工作，工作量大大减少，提高了施工效率及可靠性，且减少了油田的产量损失和产值损失。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一些实施例中单点系泊系统的结构示意图；

图2是本发明一些实施例中FPSO的艏向调整示意图；

图3是本发明一些实施例中止链器位置处的结构示意图；

图4是本发明一些实施例中第一预设位置和第二预设位置的示意图；

图5是本发明一些实施例中锚系处理船和辅助提拉船提拉回收配重链的结构示意图；

图6是本发明一些实施例中旧躺地缆的上索接头回收上甲板的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，锚腿1通常可包括ACT链(调整链)11、上锚缆12、中水浮筒13、下锚缆15、配重链16、躺地缆、锚点18、以及若干个连接板14。其中，躺地缆可以由一根钢缆组成，或者其也可以由几根钢缆拼接而成。每根钢缆的两端分别设有上索接头和下索接头，用于连接。锚点18可以为抓力锚、吸力锚、重力锚、锚桩、垂直平板锚等类型。

如图1-6所示，本发明提供一种双船提拉更换系泊锚腿的方法，由于每根锚腿构成基本一致，本发明以FPSO锚系其中一根锚腿的躺地缆更换为例进行说明。需要注意的是，以下实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构形式、数量、设置位置、连接方式等都可以有所变化。

该双船提拉更换系泊锚腿的方法包括以下步骤：

S1、准备工作：

S11、在FPSO 2的船尾布置数条限位拖轮9，使FPSO 2的艏向处在一个恒定的角度附近。

如图2所示，通常可在FPSO 2的船尾布置2-3条限位拖轮9，通过限位拖轮9限制FPSO 2在风、浪、流作用下的转动，从而实现对FPSO 2艏向的调整，使其艏向处在一个恒定的角度附近，为在役施工创造条件；同时，制定安全有效的限位监控程序及应急措施，确保施工船舶的安全。

需要注意的是，本发明中并不对限位拖轮9的数量及马力进行限制，操作者可根据需要选择限位拖轮9适当的数量及马力。例如，可根据FPSO 2的大小、风浪流影响、内波流影响及拖***控性等因素确定限位拖轮9的数量及马力，以使得限位拖轮9能抵御环境影响而对FPSO 2实现精确的控制。

S12、FPSO 2下放ACT链11，使得锚腿松弛。

如图3所示，空气潜水员入水打开FPSO 2上的止链器21，FPSO 2下放提升缆(Dyneema缆)10，从而下放ACT链11，使得锚腿松弛。

优选地，在打开止链器21、下放ACT链11之前，还可以先测量并记录ACT链11的入水角度，以便与躺地缆更换完成后的入水角度进行比较，评判躺地缆更换的效果，确保更换后的锚腿结构正常。入水角度的测量可以由空气潜水员用量角器测得，或者也可以由ROV(Remote Operated Vehicle，无人遥控潜水器)测得。

此外，还可以由ROV测量并记录锚腿中一些重要点的水深、位置，例如上、下锚缆索接头等处的水深、位置，来进行比较。

另外，在步骤S11之前，还可以先测量并记录FPSO 2不被限位拖轮9拖尾的状态下的入水角度，来与更换完成后的入水角度进行比较。

S13、辅助提拉船3移船至位于配重链16上的第一预设位置161的上方，下放绞车带与配重链16连接；

锚系处理船4移船至位于配重链16上的第二预设位置162的上方，通过第一绞车下放绞车带与配重链16连接。

如图4所示，配重链16可包括面向FPSO 2的首端、以及背离FPSO 2的末端，配重链16的首端与下锚缆15的下索接头连接，末端与躺地缆的上索接头连接。第一预设位置161和第二预设位置162分别位于配重链16的两端。其中，第一预设位置161位于配重链16上靠近其首端的位置，第一预设位置161可距离其首端大约10-30m；第二预设位置162位于配重链16上靠近其末端的位置，第二预设位置162可距离其末端大约10-30m。

辅助提拉船3和锚系处理船4上均自带有绞车，绞车的绞车带通常可采用钢丝绳。绞车的型号、类型、载荷量可根据操作者的需要进行选择，本发明对此不作限定。

辅助提拉船3航行至第一预设位置161的正上方水面处，下放绞车钢丝绳，并在ROV的辅助下与配重链16上的第一预设位置161处的预安装索具连接。

锚系处理船4移船至第二预设位置162的正上方水面处，通过第一绞车下放起重锚钩(Grapnel Hook)，并在ROV的辅助下与配重链16上的第二预设位置162进行挂钩，同时，ROV全程监控挂钩过程。本发明在作业过程中利用ROV辅助施工，完成索具的安装、解脱，减少了施工成本。

在一些实施例中，步骤S1还可包括：

锚系处理船4将新躺地缆172倒缆至第二绞车滚筒。

准备工作完成后，接下来可进行躺地缆的回收与更换工作：

S2、躺地缆回收与更换：

S21、辅助提拉船3回收绞车带提升至指定深度，并沿FPSO 2的反方向(远离FPSO 2的方向)同步移船，同时可利用ROV观察第一预设位置161的水深、位置，确保提升到位。

S22、锚系处理船4回收配重链16和旧躺地缆171，直至旧躺地缆171的损坏段全部回收上甲板，同时辅助提拉船3配合移船。

具体地，步骤S22可包括如下步骤：

S221、锚系处理船4通过第一绞车回收配重链16，并沿FPSO 2的反方向同步移船，直至配重链16和旧躺地缆171的上索接头173回收上甲板，同时辅助提拉船3保持绞车带长度不变，沿FPSO 2的反方向配合移船。

具体地，锚系处理船4上的第一绞车回收配重链16，并同步沿FPSO 2的反方向移船，同时辅助提拉船3保持绞车钢丝绳长度不变，沿FPSO反方向配合移船，如图5所示。

锚系处理船4继续回收第一绞车钢丝绳直到配重链16和旧躺地缆171的上索接头173回收上甲板，然后利用鲨鱼钳等固定装置固定配重链16，利用导向桩41配合索接头限位装置等固定装置固定旧躺地缆171的上索接头173，如图6所示。

S222、拆除旧躺地缆171的上索接头173与配重链16的连接。

在拆除上索接头173前，可先拆除并回收起重锚钩7，以便于拆除操作，在拆除完成后再重新将起重锚钩7挂钩在配重链16的第二预设位置162上。

进一步地，在回收配重链16和旧躺地缆171的过程中，还可利用ROV观察着泥点位置，确保锚点18前端有足够余量的躺地缆仍在海床，避免锚点18受到向上的力而导致松动。

S223、锚系处理船4保持船位不变下放配重链16至海床，同时辅助提拉船3配合移船。

在该步骤中，配重链16采用不摘钩的方式临时下放在海床上，这样在后续回收旧躺地缆时，可以避免配重链侧受到的力越来越大而张紧FPSO侧的锚腿。下放配重链16至海床时，辅助提拉船3沿着朝向FPSO 2的方向配合移船，防止配重链16在海床上堆积。

S224、锚系处理船4上的第三绞车钢丝绳与旧躺地缆171的上索接头173连接，回收旧躺地缆171直至损坏段全部回收上甲板，第一绞车下放钢丝绳，同时调整船舶艏向并沿FPSO 2的反方向同步移船。

S23、切割并回收旧躺地缆171的损坏段。

甲板作业人员在甲板预设位置安装两个钢缆固定卡子，固定旧躺地缆171于甲板上，然后在设计的切割点切割旧躺地缆171，切割完毕之后，第三绞车回收旧躺地缆171的损坏段上滚筒。需要注意的是，本发明中并不对固定卡子的数量进行限制，旧躺地缆171也可以采用其他方式固定在甲板等处上。固定卡子可都固定在旧躺地缆171的剩余段上，或者也可以分别固定在旧躺地缆171的损坏段和剩余段上。

S24、制作旧躺地缆171的剩余段的新上索接头，并与新躺地缆172的下索接头连接。

更换完成后的躺地缆包括旧躺地缆171的剩余段以及新躺地缆172。旧躺地缆171的损坏段切除后，需要将旧躺地缆171的剩余段与新躺地缆172连接在一起，因此，需要先制作旧躺地缆171的剩余段的新上索接头，来与新躺地缆172的下索接头进行连接。连接完成后，拆除旧躺地缆171上的固定卡子，释放旧躺地缆171。

躺地缆更换完成后，接下来可进行躺地缆和配重链的重新铺设工作：

S3、躺地缆重新铺设：

S31、下放旧躺地缆171的剩余段的新上索接头和新躺地缆172的下索接头入水。

S32、锚系处理船4与所述辅助提拉船3配合，沿原设计路由移船铺设更换完成后的躺地缆和所述配重链16。

具体地，步骤S32可包括如下步骤：

S321、锚系处理船4调整船舶艏向，沿原设计路由移船铺设更换完成后的躺地缆，直至新躺地缆172的上索接头铺设至船尾并固定，同时第一绞车回收绞车钢丝绳，ROV实时跟踪着泥点位置。

锚系处理船4调整船舶艏向至大致与原设计路由平行，然后进行躺地缆的铺设，避免损坏躺地缆。

S322、第一绞车继续回收绞车钢丝绳，回收配重链16至甲板并固定，同时辅助提拉船3沿FPSO 2的反方向配合移船。

S323、连接配重链16和新躺地缆172的上索接头，并下放入水；

S324、锚系处理船4与辅助提拉船3配合移船，沿原设计路由缓慢下放更换完成后的躺地缆和配重链16至海床。

S33、FPSO 2回收提升缆10，回收ACT链11，张紧锚腿。张紧完成后潜水员入水关闭止链器21。

此外，在S33后还可包括：

S34：躺地缆更换完成后，重新测量ACT链11的入水角度，并与更换前的入水角度进行比较，确保锚腿结构正常。

躺地缆更换完成后，重新测量ACT链11的入水角度和锚腿中上、下索接头等位置点的水深、位置，计算角度偏差值，并与更换前的入水角度和锚腿的水深、位置进行比较，确保单点锚腿结构正常，至此躺地缆的维修更换工作全部完成。

本发明的双船提拉更换系泊锚腿的方法，可以在保证FPSO在位不停产的情况下，通过锚系处理船4与辅助提拉船3的配合，对锚腿中躺地缆的损坏部分进行回收并更换。与常规的锚系更换维修方法相比，本发明具有以下优点：

第一、减小施工作业风险。采用双船(锚系处理船与辅助提拉船)提拉的方式进行躺地缆更换，无需对整根锚腿进行回收，仅需回收部分躺地缆以及配重链。

第二、减少海上施工时间。由于施工无需对整根锚腿进行重新铺设，极大的减少了施工作业时间。

第三、减少施工成本。在深水进行锚系更换采用空潜加ROV的方式，无需利用饱和潜水辅助作业，减少了施工成本。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。