沉墊排水對坐底式移動平臺起浮的影響

沉墊排水對坐底式移動平臺起浮的影響

平臺易傳輸是平臺易傳輸技術(shù)的一個(gè)重要過程，也是平臺運(yùn)行過程中最危險(xiǎn)的過程。各個(gè)船級社對平臺在沉浮過程中的穩(wěn)性和其它與平臺安全有關(guān)的性能都有明確的要求。在對平臺起浮相關(guān)的問題進(jìn)行多方面的研究過程中發(fā)現(xiàn),有一些細(xì)節(jié)問題對平臺的起浮具有很大的影響。如能夠把這些問題處理好,對平臺的起浮作業(yè)是非常有益的。1平臺起浮的能力對于坐底式移動平臺,沉墊在其起浮作業(yè)中具有舉足輕重的位置,是平臺在漂浮狀態(tài)下浮力的主要提供者。在起浮時(shí),平臺脫離海底土壤以前,要依靠沉墊提供的浮力來克服土壤的吸附力;平臺離開土壤以后,要依靠沉墊來提供浮力將平臺扶正、漂起。因而,坐底式移動平臺要求具有尺寸相適應(yīng)的沉墊。在平臺的起浮作業(yè)中,要解決的一個(gè)重要問題是如何克服海底土壤的吸附力,將平臺從海底浮起來。當(dāng)抗滑樁等定位、固定裝置提升起來之后,阻礙平臺起浮的主要是平臺的重量(W)和海底泥土的吸附力(F)。平臺起浮的動力來自于沉墊產(chǎn)生的浮力(T),只有當(dāng)T≥W+F得到滿足時(shí),平臺才能脫離海底逐漸浮起來。而T則來自于平臺的有效排水體積,其大小由沉墊淹沒水中的體積來決定。因此要求沉墊具有相當(dāng)?shù)捏w積,以提供足夠的有效浮力來克服平臺的重力和吸附力。通常,起浮時(shí)平臺的重量基本是一定的,而由于平臺坐底時(shí)間長短不同,海底土壤情況千差萬別,吸附力F的大小差別很大,一般要求提供有效浮力的沉墊體積有較大的裕量。當(dāng)平臺起浮時(shí),由于傾斜,平臺的穩(wěn)性會受到損失。要保證平臺能夠安全起浮,還要滿足平臺的穩(wěn)性要求。按照中國船級社《海上移動平臺入級與建造規(guī)范》的規(guī)定,平臺在整個(gè)沉浮過程中,最小橫穩(wěn)性高度GM應(yīng)當(dāng)不小于0.15m。GM可以根據(jù)下面公式計(jì)算。GM=KB+BM+KG式中KB、BM、KG分別為平臺傾斜狀態(tài)下的浮心高度、穩(wěn)性半徑以及重心高度。其中KB取決于淹沒在水中的浮體的體積和形狀,BM通過以下公式計(jì)算BM=I/?式中I為水線面的橫向慣性矩,?為排水體積。如平臺傾斜時(shí)水線面是方形,則有BM=I/?=a×b3/12/?其中a、b分別為水線面的長度和寬度,b取決于沉墊的寬度,a取決于平臺傾斜的角度以及沉墊型深。要保證有足夠大的GM,必須保證KB和BM足夠大。而這些都與沉墊的長、寬、高有關(guān)。因此,保證沉墊一定體積的前提下,還要保證沉墊長、寬、高相互之間的匹配,才能保證平臺起浮過程中具有足夠的穩(wěn)性。2平臺起浮時(shí)的補(bǔ)救措施當(dāng)平臺完全著底以后,為了加大平臺的對地壓力,從而增大平臺與海底之間的摩擦力,防止平臺在風(fēng)浪作用下的滑移,平臺沉墊中要設(shè)置一些壓載艙,以便注入海水增加平臺的重量來達(dá)到增加摩擦力的目的。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),沉墊中除了必要的油艙、水艙、泵艙等艙室外,應(yīng)當(dāng)全部設(shè)計(jì)成壓載艙,配置給排水管系,而不設(shè)置空艙。這樣,一方面可以最大限度地增加平臺坐底后的重量,另一方面,在平臺坐底后萬一有沉墊艙室破損的情況可以有補(bǔ)救措施。如果空艙破損,由于沒有吸排水管系,進(jìn)入艙中的水無法排除,會造成平臺起浮時(shí)的重量增加和浮力損失,給起浮作業(yè)造成困難。如果破損的是壓載艙,就可以利用吸排水系統(tǒng)將進(jìn)入艙中的水排出,減小平臺起浮時(shí)的重量增加和浮力損失。同時(shí),在滿足相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下,應(yīng)當(dāng)盡量減小壓載艙的尺寸,特別時(shí)減小壓載艙的橫向尺寸。因?yàn)樵谄脚_起浮過程中壓載艙中的壓載水不可能完全排出,這些剩余的水在平臺縱傾起浮時(shí)就會形成自由液面,從而減小平臺的初穩(wěn)性高。平臺在起浮過程中的初穩(wěn)性高度是比較小的,因而對自由液面的影響是非常敏感的。所有的自由液面對初穩(wěn)性高的影響可以表達(dá)為δh=∑wnixΔδh、wn、ix和Δ分別為初穩(wěn)性高的降低量、壓載艙內(nèi)的液體重量、壓載艙液面的橫向慣性矩以及平臺的總排水量。當(dāng)壓載艙的尺寸減小,特別時(shí)橫向尺寸減小以后,∑wnix。會隨著減小,從而減小對平臺初穩(wěn)性的影響。同時(shí),減小壓載艙的尺寸后,即使有壓載艙出現(xiàn)破裂的情況,對平臺的穩(wěn)性損失的程度也會減小,從而減小對平臺起浮的影響。3部壓載艙的吸水性坐底式移動平臺起浮時(shí)一般采取縱向傾斜起浮的方法,而且起浮過程中由于可能碰到的破艙、平臺載荷不均衡等問題,也會引起平臺的橫向傾斜。這樣,壓載艙吸水口的設(shè)置就應(yīng)當(dāng)滿足平臺無論向哪個(gè)方向傾斜,都能夠使較低位置的壓載水容易排出,利于平臺恢復(fù)平浮。所以,在縱向上,艏部壓載艙的吸水口要布置在壓載艙偏向艏部的一端,而艉部壓載艙的吸水口要布置在壓載艙偏向艉部的一端;橫向上,左舷壓載艙的吸水口要偏向左舷,右舷壓載艙的吸水口要偏向右舷,這樣利于平臺傾斜后較低一端壓載水的排出。4測深孔呼吸孔的強(qiáng)度測深孔與呼吸孔的設(shè)計(jì)在整個(gè)平臺的設(shè)計(jì)中不是很重要的環(huán)節(jié),但也是不可忽視的細(xì)節(jié)。首先,測深孔的位置要設(shè)計(jì)得當(dāng),使其不能被?？康拇芭龅胶蛽p壞,同時(shí)在起浮過程中又能夠清楚地測量出各個(gè)壓載艙中的水深,以便于在起浮過程中遇到問題能夠根據(jù)各個(gè)壓載艙中水量的多少采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法。其次,測深孔與呼吸孔都要有一定的強(qiáng)度。如果其強(qiáng)度不夠,不能抵御海浪、海流的沖擊或者意外載荷的沖擊,發(fā)生損壞而引起壓載艙的進(jìn)水,這對起浮作業(yè)是非常不利的。第三,測深孔在各個(gè)壓載艙中的位置應(yīng)當(dāng)與吸水孔一致,因?yàn)楫?dāng)由于種種原因使壓載艙的吸水系統(tǒng)失效時(shí),利用壓縮空氣等外界的幫助也可以通過測深孔將壓載艙中的水排出。5平臺的滑移產(chǎn)生滑移的原因坐底式移動平臺對海底地基的承載力、平整度和坡度都有一定的要求,因此在設(shè)計(jì)時(shí)對于這些都應(yīng)當(dāng)給予明確說明和要求。如果地基的坡度太大,譬如超過5%,就會使平臺坐底后產(chǎn)生較大角度的傾斜,可能引起平臺的滑移,而滑移過程中如平臺“栽”到泥里面,起浮作業(yè)的工作量就會增加很多。如地基的承載力不夠,使平臺入泥的深度超過設(shè)計(jì)深度,就可能發(fā)生起浮時(shí)因?yàn)槟嗤廖搅^大而難以起浮的情況。如地基的平整度不好,具有較大的局部凹凸現(xiàn)象,可能會造成平臺沉墊結(jié)構(gòu)的破壞,引起沉墊漏水,造成起浮的困難。平臺設(shè)計(jì)中,一方面要限制地基的平整度,另一方面要使平臺結(jié)構(gòu)具有一定的強(qiáng)度克服地基凹凸帶來的影響。6正常工作,難以完成正常作業(yè)平臺起浮時(shí)具有一定的角度,因此要求平臺上的設(shè)備,比如壓載泵、各種儀表、動力設(shè)備等,在平臺傾斜一定角度后,仍然能夠正常工作,否則平臺難以完成正常的起浮作業(yè)。坐底式移動平臺的主機(jī)和應(yīng)急發(fā)電