PLET 多种结构形式安装技术研究

高庆有，李斌，董广宁，郭晓明，樊鹤(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

目前PLET安装方式可分为在线安装和舷侧安装两种方法：

(1) PLET 在线安装法。在线安装法多用于500 m 内和小尺寸PLET，是在海管铺设时在作业线内PLET 与海管焊接在一起，通过海管铺设将其下放到海底，其尺寸限制是需通过铺管船张紧器和托管架，且重量太大且集中会导致焊接处产生较大应力。此方法受张紧器尺寸和托管架尺寸等因素限制，对安装海况要求高，多使用深水浮筒以减轻其重量。

由于PLET 重量大且集中，为防止沉降多使用防沉板减小对海底泥面的压强，所以此安装法多使用PLET 和防沉板分体安装，先将防沉板单独安装，然后再将PLET 铺设到防沉板上。如果PLET和防沉板整体重量不大，可以将防沉板设计成折叠型，PLET 和防沉板整体通过张紧器和托管架后着泥时，使用ROV 将折叠防沉板打开。此方法节省了单独安装防沉板工作。对于在线安装法对于现场操作，精度控制，防旋转控制和安装海况要求高。但优点是海管铺设和PLET 安装工作可以做到无缝衔接。

(2) PLET 舷侧安装法。舷侧安装法多用于500 m 以上和大尺寸PLET，不再通过张紧器和托管架，重量和尺寸仅受安装设备的限制，且海管形状为J 型，海管和PLET 焊接点受力更好，受海况影响小。

1 PLET 安装装备

PLET 安装需要铺管船、张紧器、托管架、张力绞车、舷侧下放系统PHS 等设备，在此重点介绍舷侧下放PHS 系统。

PHS(PLET handing system) 系统是舷侧安装的主要设备，用于海管回收，PLET 悬挂和下放。PHS 具有调整液压缸，具备6 个自由度调整的功能。其悬挂平台主要作用将海管悬挂在舷侧，为整条悬链线海管提供张力。如HYSY201 船具备的400T PHS 系统能力，可以适应最大24 寸海管[1]。

2 PLET 安装方法

2.1 在线安装法

在线安装法是较常规安装方法，常使用整体安装法和分体安装法。整体式安装是PLET 和防沉板整体式一体话安装；分体式安装是为降低PLET 主体重量，在铺设前预安装防沉板，在海管铺设时将PLET 主体下放到防沉板内。此方法PLET 尺寸受到船舶张紧器的开口限制，如HYSY201 船张紧器开口尺寸限制如下：高度<2.5 m，宽度<1.4 m[2]。

2.1.1 PLET 在线安装法—分体式安装法

如果采用分体安装方法，需要在海管铺设前在PLET 位置预安装防沉板，防沉板安装的流程如下：(1) 在防沉板安装LBL高精度水下定位系统；(2) 采用带有主动升沉补偿功能的吊机吊装，防止在过飞溅区时突然的升沉对吊机冲击；(3) 对于防沉板的首向和位置精度要求高，需要用ROV 控制防沉板首向；(4) 防沉板着泥后ROV 采集上面信标数据和水平数据，确认位置和回收锁具。

PLET 在作业线安装流程如下：(1) 在铺设至防沉板时临时弃管，ROV 测量海管端到防沉板间的距离，确认最后调整管长度，回收海管至作业线焊接调整管和PLET；(2) 由于尺寸较大，且张紧器开口高度的限制，如压力帽等结构影响通过，可以提前拆卸，待通过张紧器后再安装；(3) 由于重量较大且集中导致焊接位置应力较大，要降低焊接点的应力，使用深水浮筒降低其水中重量；(4)PLET 顺利通过托管架后，继续下放当靠近防沉板时，缓慢调整船位控制方向和位置，将PLET 慢慢放入防沉板中[3]。

2.1.2 PLET 在线安装法—整体安装法

整体安装法是将防沉板和PLET一体式安装，安装效率高，但要将PLET 和防沉板整体通过张紧器，需要采用折叠式防沉板以减小尺寸，在张紧器前将防沉板折叠起来，着泥后再由ROV 将防沉板打开。整体式在线安装流程与分体式安装流程基本一致，区别在于防沉板和PLET 制造成为一整体，防沉板具备折叠功能，在张紧器前将防沉板折叠通过，待整体通过托管架着泥后，由ROV 将防沉板打开，整体式PLET 安装完毕。

2.2 PLET 舷侧安装法

舷侧安装工艺主要应用深水油田，深水海管管径大，终端PLET 的集成功能多，导致尺寸和重量都大，以HYSY201 船为例在舷侧增加一套PHS 系统，模仿J-lay 铺设工艺，将海管从S型改为J 型状态，将海管悬挂舷侧，PLET 在舷侧安装。不再通过张紧器和托管架，尺寸不再受限，海管受力更好，所以此方法可以安装更大和更重的PLET。此方法国内应用较少，目前已经成功应用的方法分为浮筒式和Yoke 式安装法。

2.2.1 机具

由于每个PLET 的尺寸和重量都不同，为使PHS 系统可以匹配多种PLET，需要做些工机具的改造：(1) 悬挂装置。悬挂装置为液压凹槽，PLET 挂点要设计成销轴形式，销轴直接放在凹槽内，在PHS 挂点处有液压钩进行固定，也可以使用适配框架调整PLET 和PHS 间连接[4]；(2) 悬挂点(Collar)。为保证海管在舷侧稳定，在海管上安装1 个悬挂装置Collar，将Collar 悬挂在PHS 的悬挂卡子上，利用海管的重力使海管稳定；(3) 适配套筒(Adapter)。由于PHS 系统的挂点是固定尺寸24 寸，根据不同管径设计不同尺寸的适配套筒，适配套筒安装在原挂点内以满足不同尺寸Collar 的悬挂功能；

2.2.2 筒式安装法

浮筒式安装法是采用深水浮筒的浮力降低PLET 的重量，从而在下放过程中降低Collar 管焊口处的应力，保证PLET下放阶段更加安全。其结构形式主要由PLET 主体，防沉板和Yoke 臂组成，下放吊点在防沉板上，将AR 缆与此吊点连接下放；Yoke 臂连接浮筒，浮筒浮力可以减轻PLET 的重力，减小海管的应力；其详细安装流程如下：

(1) 从驳船吊至甲板，为使起吊钢丝远离其上面阀门，保证阀门的安全，可以采用吊装框架吊装；并安装水下高精度定位设备；(2) 将PHS 调整至90°，将AR 缆下放到水下海管封头上方，ROV 协助将AR 缆和回收浮筒系统连接，然后移动船舶和收紧AR 缆将海管回收至舷侧，将Collar 放在悬挂卡子中，关闭悬挂卡子，拆除Collar 保护器，并测量和调整海管的竖直角度，使Collar 和卡子完全贴合；(3) 将PHS 放置水平位置，拆除浮筒系统，回收浮筒和切割封头；(4) 吊装PLET 至PHS 上，先将YOKE 旋转于一侧的支撑上，将浮筒连接索具通过ROV 卡环与YOKE 连接；将下放锁具与AR 缆和PLET 下放吊点连接；(5) 使用冷切设备切除海管封头并进行坡口加工，PLET 焊接、检验、喷砂除锈与防腐涂敷；(6) 打开悬挂卡子保险销，将海管载荷从悬挂卡子转移到绞车上，打开悬挂卡具，收回悬挂平台，慢慢收紧绞车使海管与悬挂卡子分离，将PLET 从PHS 挂点中拉出分离；(7) 将PHS 旋转下放角度，按照计算分析结果，缓慢移船并保持张力释放A&R 缆下放PLET，每次对移船距离，AR 缆下放长度和下放张力进行控制，使其慢慢入水，在过飞溅区时要快速通过以减小波浪的影响，吊机保持小张力保持浮筒的竖直；(8) 继续下放至吊机钩头入水约30 m，暂停下放，ROV协助将浮筒与吊机脱钩；(9) 通过定位设备与水下LBL 系统互相矫正，确认满足设计精度要求后将PLET 着泥；(10) 确认精度后，ROV 协助将AR 缆和PLET 分离，ROV 拆除定位设备和回收水下LBL 系统，回收AR 缆；ROV 解开 Yoke 臂上的卡环，将Yoke 和浮筒分离，释放浮筒至水面回收。

2.2.3 Yoke 式PLET 安装方法

Yoke 式安装方法是在浮筒式安装法基础上进行优化而来，合理调整PLET 重心和Yoke 旋转点的相对位置，然后使用Yoke 点连接AR 缆进行下放，使用AR 缆提供下放力和原浮筒提供的扶正浮力，也有效的降低了PLET重量和焊口处的应力。

Yoke 式的结构分为PLET 主体，防沉板和Yoke 三部分，下放吊点采用Yoke 臂进行下放，PLET 在下放期间可以绕Yoke 进行旋转。

详细安装流程如下：(1)～(3) 与3.2.2 章节安装步骤一致；(4) 起吊PLET 至PHS 上，YOKE 臂通过吊环和卡环连接至A/R 缆；(5)～(8) 与3.2.2 章节安装步骤一致，由于没有浮筒所以取消浮筒释放过程；(9) 在下放过程中，ROV 要持续观察其姿态，防止发生侧翻，在靠近海底时，根据定位系统和水下LBL系统，调整PLET 的姿态和位置；(10) 确认安装到位后，ROV 协助使吊环从YOKE 中脱钩脱离；回收AR 缆完成安装。

3 结语

根据不同结构尺寸重量的PLET 会使用多种安装工艺，每种安装工艺都有自身的优缺点，要根据项目实际船舶和装备情况选择更优的安装方案。目前深水项目的PLET 安装方案普遍认为Yoke 式下放工艺更优，不需要使用深水浮筒协助，费用低，效率高，操作相对简单。

面对深水PLET 安装项目，还会面对海管膨胀量增大和地质结构更加复杂等难题，所以后续对PLET 可滑动设计，稳定性设计，防沉板设计，保护罩设计进行深入研究。