CN100523388C - 大型桁架式桩腿水上拖移安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在建造自升式钻井平台时架设大型桁架式桩腿的安装方法。本大型桁架式桩腿水上拖移安装方法包括：预定海域插桩、建立基层桩腿段；依靠基层桩腿段以及平台主体升降机构；将拖移安装机构固定在平台主体上；使平台主体位于基层桩腿段下部位置，通过海吊将待接桩腿分段定位并固定到所述拖移安装机构上；利用升降机构提升平台主体至桩腿段预连接位置；利用拖移安装机构将待接桩腿段拖移至连接点，实现待接桩腿段与下端基层桩腿段的就位、对接；利用升降机构降低平台主体至基层桩腿段下部位置；重复前述步骤，完成所需高度桩腿的建造。本发明无需超大负荷海吊装置，降低了建造成本，具有实用、方便、安全、有效、成本低的特点。

Description

大型桁架式桩腿水上拖移安装方法

技术领域

本发明涉及一种大型桁架式桩腿的建造方法，更具体地说，尤其涉及一种自升式钻井平台三角形桩腿结构的安装方法。

背景技术

目前，在世界各国所用的移动式平台中，自升式钻井平台约占70％，是石油钻井平台的主要类型。在本申请人于2006年12月8日申请的中国专利“大型桁架式桩腿结构的装配方法”中对大型桁架式桩腿的安装进行了说明。大型桁架式桩腿是自升式钻井平台的关键结构，桩腿形状为三角桁架式，结构形式为圆管支撑相贯结构。桩腿结构的三个角处设有带齿条的主舷管，通过结构管相连接组成三角桁架。

在世界范围内，70米左右的桩腿结构在水上进行安装，都属罕见。国外公司进行此类大型、超长度桩腿结构安装时，一般采用大负荷海吊或履带吊车直接进行吊装合拢。问题在于，在国内由于条件限制，少有这种超大负荷能力的吊车资源，通常只能采用租借方式，费用极大，而且周期难以保证。

此外，国内大型龙门吊的吊高一般为80-90米，这样，无论是对于300英尺平台还是400英尺平台，必然有20-70米左右的桩腿需要出坞(下水)后在水上进行安装。由于大型桁架式桩腿结构水上安装在国内尚属首次，在桩腿吊点设置、水上吊装、平台入泥深度、就位方式、定位方式、安装精度、超高空作业通道、安全保证等方面存在诸多问题需要解决。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种大型桁架式桩腿的水上安装方法，其目的主要针对70米左右或以上高度桩腿结构，在无需大型海吊前提下，采用非传统建造方法，实现自升式钻井平台的建造。从而解决了超大负荷海吊建造方式下，租赁海吊的费用高、建造周期难以保证的问题；以及解决在略小负荷能力的海吊方式下，需要解决桩腿结构在水上安装过程中如桩腿吊点设置、水上吊装、平台入泥深度、就位方式、定位方式、安装精度、超高空作业通道、安全保证等诸多难点问题。

为了解决上述问题，本发明构造了一种大型桁架式桩腿水上拖移安装方法，包括如下步骤：1、预定海域插桩，并建立基层桩腿段；2、依靠基层桩腿段以及平台主体升降机构；3、将拖移安装机构固定在平台主体上；4、使平台主体位于基层桩腿段下部位置，通过海吊将待接桩腿分段定位并固定到所述拖移安装机构上；5、利用升降机构提升平台主体至桩腿段预连接位置；6、利用所述拖移安装机构将待接桩腿分段拖移至连接点，实现待接桩腿分段与下端基层桩腿段的就位、对接；7、利用升降机构降低平台主体至基层桩腿段下部位置；重复4-6之步骤，完成所需高度桩腿的建造。

上述大型桁架式桩腿水上拖移安装方法，其进一步改进在于，在上述步骤6之后，步骤7之前，在平台位于高端位置处，直接对步骤6中所接桩腿段进行尺寸检测、调整以及探伤工作。

为了实现上述大型桁架式桩腿水上拖移安装方法，其进一步改进在于，需要设计专用拖移安装机构，其中包括利用滑道支撑装置固定并支撑主体平台上的箱型梁滑道，以及与箱形梁滑道配合滑动的箱形梁滑板。箱形梁滑板设置有用于容纳固定待接桩腿分段基座。滑道/滑板为两排并置滑道/滑板，并且两排滑板之间连接有用于固定承载三角形桩腿一个顶部的水平横梁。支撑装置位于基层桩腿段两侧，固定于主体平台的甲板上；其顶端的两排滑道的间距大于桩腿段宽度，并且沿滑道方向其长度跨越基层桩腿段并延伸出用于容纳待接桩腿分段的滑道段，从而实现待接桩腿分段的承载与移动。

本发明大型桁架式桩腿水上拖移安装方法，是一种利用物体滚动或滑动摩擦的原理，借助于特殊装置，采用拖移的手段，来实现大型桁架式桩腿坞外合拢、水上高空对接的安装方法，在水上、高空(一般高于海平面90米以上)完成大型桁架式桩腿结构的合拢定位、对接安装。在吊车承载能力高度限制的条件下，借助专门设计的拖移安装机构，实现大型、超长度桩腿结构水上安装。其实施的安装方法的安全、有效，可以有效保证桩腿安装精度。从而节省了租赁专用海吊(海上吊车)的费用，保证了施工进度。而且设计的拖移安装机构可以重复使用，进一步降低了建造成本。因此本发明的方法，能够节省钻井平台的建造费用，缩短建造周期。具有实用、方便、有效、成本低的特点。

附图说明

图1是本发明大型桁架式桩腿水上、高空对接安装方法实施的过程示意图；

图2是本发明大型桁架式桩腿水上拖移安装方法中使用的拖移安装机构之设计原理图；

图3是图2所示拖移安装机构的俯视结构示意图，其中滑板之间加设水平横梁；

图4是图2所示拖移安装机构的俯视结构示意图，其中滑板之间未加设水平横梁。

具体实施方式

如图1所示，本发明大型桁架式桩腿结构水上安装的工艺流程和关键环节。其中基本流程为：平台到预定海域插桩、就位——拖移安装机构安装、检验完毕——海吊吊起桩腿分段到拖移安装机构上，并封固、定位——借助于升降装置使平台升到指定高度——利用拖移安装机构，进行桩腿结构的拖移，实现桩腿上下段就位、对接——尺寸检测、调整——焊接并探伤-降低主体平台进行下一个段的安装工作。具体步骤如下：

1、预定海域插桩，并建立基层桩腿段6；

2、基层桩腿段6通过升降机构1与平台主体5相关联；

3、将拖移安装机构固定在平台主体5上；

4、使平台主体5位于基层桩腿段6下部位置，通过海吊将待接桩腿分段4定位并固定到所述拖移安装机构上；

5、利用升降机构1提升平台主体5至桩腿段预连接位置；

6、利用拖移安装机构将待接桩腿段4拖移至连接点，实现待接桩腿段4与下端基层桩腿段6的就位、对接；

7、利用升降机构1降低平台主体5至基层桩腿段6下部位置；重复4-6之步骤，完成所需高度桩腿的建造。

此外，在上述步骤6之后，步骤7之前，在平台处于对接桩腿的高位处，直接对所对接的桩腿段进行尺寸检测、调整以及探伤工作。

现对图1中由上至下按箭头的六幅小图依次说明，其中第一幅小图之前，出坞桩腿的高度约为91-98米；在第二幅小图中显示出安装拖移安装机构的状态，包括移动滑板7和滑道支撑装置9(为架体结构)；通过海吊/浮吊将待接桩腿段吊至固定装置上(第三幅小图)；而后第四幅小图中，升船(主体平台)至指定高度后，拖移桩腿就位；第五幅图中进行较中、找正、定位、焊接及检验工作；第六幅图，降船(主体平台)至一定高度，进行下一桩腿的安装。

在上述步骤中，为了实现待接桩腿段的移动需要设计专用的拖移安装机构。如图2所示，结合图3和4说明。该拖移安装机构包括利用滑道支撑装置9固定并支撑于主体平台5上的箱型梁滑道8，以及与箱形梁滑道8配合滑动的箱形梁滑板7；箱形梁滑板7设置有用于容纳固定待接桩腿分段4的基座和桩腿定位靴。其中桩腿定位靴在现有技术的陆地上建造桩腿中经常使用，是用于配合基座使用的支撑固定机构(参见本申请人于2006年9月20日申请的“水上安装桩腿支撑靴装置”)。在图3和4中可见，滑道8/滑板7为两排并置滑道/滑板(当然也可多排设置)。两排滑道/滑板优选方式下其水平度保证在±10mm之间。图3中两排滑板7之间连接有用于固定承载三角形桩腿一个顶部的水平横梁11，从而保证待接桩腿段的平稳承载

图中，桩腿的首部舷管坐在水平横梁上，整个桩腿的载荷分布在左右滑道以及水平横梁上，拖移时只是借助于左右两个滑道及滑板装置进行。也可如图4所示方式，其前提仍要保证桩腿段的平稳承载，其整个桩腿的载荷全部分布在左右滑道上，利用滑板和滑道装置进行拖移。

在图3和4中，支撑装置9为架体结构，位于桩腿的两侧并固定于主体平台5的甲板10上，从而保证架体升降过程中不会与桩腿发生干涉。相应的，支撑装置9顶端的两排滑道8的间距大于桩腿段宽度，并且沿滑道方向其长度跨越桩腿两侧，其目的也是为了防止升降过程中发生干涉。此外滑道延伸出用于容纳待接桩腿分段4的滑道段，从而实现待接桩腿分段4的承载与移动。

综上，本发明大型桁架式桩腿结构水上安装拖移安装机构的设计原理和方法可归纳如下，在拖移安装机构的设计上，由于没有相应的规范、标准可供参考，为确保桩腿水上安装的需要，本发明对拖移安装机构的设计原理、方法和形式进行了规定，即按照滚动摩擦和滑动摩擦的原理，把特殊装置设计成固定滑道、移动滑板和滑靴三种形式，分别起支撑桩腿结构重量，保证稳性，方便拖移、就位的作用。

此外，本发明方法的实施过程中，需要注意桩腿就位的技巧，以及高空作业桩腿的尺寸控制，必要时，优选采用低温焊接技术等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种大型桁架式桩腿水上拖移安装方法，包括如下步骤，

S1、预定海域插桩，并建立基层桩腿段(6)；

S2、依靠基层桩腿段(6)以及平台主体(5)升降机构(1)；

其特征在于，还包括如下步骤，

S3、将拖移安装机构固定在所述平台主体(5)上；所述拖移安装机构包括利用滑道支撑装置(9)固定并支撑于所述主体平台(5)上的箱型梁滑道(8)，以及与所述箱形梁滑道(8)配合滑动的箱形梁滑板(7)；所述箱形梁滑板(7)设置有用于容纳固定待接桩腿分段(4)的基座；

S4、使所述平台主体(5)位于所述基层桩腿段(6)下部位置，通过海吊将待接桩腿分段(4)定位并固定到所述拖移安装机构上；

S5、利用升降机构(1)提升所述平台主体(5)至桩腿段预连接位置；

S6、利用所述拖移安装机构将所述待接桩腿分段(4)拖移至连接点，实现所述待接桩腿分段(4)与下端基层桩腿段(6)的就位、对接；

S7、利用升降机构(1)降低所述平台主体(5)至所述基层桩腿段(6)下部位置；重复S4-S6之步骤，完成所需高度桩腿的建造。

2、根据权利要求1所述的大型桁架式桩腿水上拖移安装方法，其特征在于，在所述S6步骤后，S7步骤之前，直接对所接桩腿段进行尺寸检测、调整以及探伤工作。

3、根据权利要求2所述的大型桁架式桩腿水上拖移安装方法，其特征在于，所述滑道(8)/滑板(7)为两排并置滑道/滑板，所述两排滑板(7)之间连接有用于固定承载三角形桩腿一个顶部的水平横梁。

4、根据权利要求3所述的大型桁架式桩腿水上拖移安装方法，其特征在于，所述支撑装置(9)位于所述基层桩腿段(6)两侧，固定于所述主体平台(5)的甲板(10)上；

所述支撑装置(9)顶端的两排滑道(8)的间距大于桩腿段宽度，并且沿滑道方向其长度跨越所述基层桩腿段(6)并延伸出用于容纳所述待接桩腿分段(4)的滑道段，从而实现所述待接桩腿分段(4)的承载与移动。

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