CN101844605B - 一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法，该方法包括以下步骤：圆筒形钻井平台主船体建造阶段的划分、双层底总段的建造、圆筒体的制造合拢、甲板分段合拢、上层建筑搭载与吊装。本发明具有平台结构和整体抗力的增强使平台能适应多种海域环境，无需随风向改变航行方位，拥有着更好的稳性，能达到抗无量级风浪的安全水平的优点。

Description

一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法

技术领域：

本发明涉及海洋工程装备与大型船舶产品制造领域，尤其是涉及一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法。

背景技术：

海洋油气工程装备产业是直接关系到海洋油气资源开发、影响国家能源稳定和经济安全的战略产业，海洋油气工程装备已是造船业利润的新增长点，并成为主要海洋国家相互竞争的目标，钻井平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵、技术含量高，它所处的海洋环境十分复杂和恶劣，风、海浪、洋流、海冰和潮汐时时作用于平台结构，同时还受到地震、海啸作用的威胁，在此环境下，环境腐蚀、海生附着、地基层冲刷和基础动力软化、结构材料老化、结构缺陷、机械损伤以及疲劳和损伤累计等不利因素将导致平台结构和整体抗力的衰减，影响结构的服役安全度和耐久性。故而需加强技术创新，不断开发新船型及相应的制造技术，不断培育基地的核心竞争力，把国内造船产业的发展建立在技术创新和科技进步的基础上，是获得持久竞争优势的根本保证。

船型开发是船舶科技水平和科技实力的集中反映。一艘性能结构优良、适销对路、适合船厂生产的船舶不但会赢得广阔市场，还可以大幅度降低造船成本，极大提高竞争能力，从而产生巨大的经济效益和社会效益。现代船舶的类型众多，目前散货船、油船和集装箱船是当今海上运输的三大主力，是属于运输船舶中的主流船型。根据预测，在2015年以前，这三大船型的需求量稳定地占整个运输船舶的70％以上。传统的船型设计过程中为满足快速性要求，考虑浮心位置尽可能前移，增加船艏的丰满度，从而船舷水下线型层U型，而船艏肥大化也会招致在波浪中船舶性能变坏的危险，出现应舵迟缓、操纵异常现象；为减小吃水量，设计中加大船长和船宽，从而形成“扁平”或“细长”的船型。而这两种船型受到的总纵弯矩都较大，直接影响到船体的强度，故制造船体时钢材耗费大，造价高。同时传统的船舶制造中结构重量偏大，但为保证获得必要的承载重量，故采用轻质材料(铝)来建造，从而使船体造价高昂、成本增加。

通过检索可以查找到国内外已有为数不多的关于船舶船型设计制造方面的专利技术报道，英国专利GB1295211所述船舶为减低在水面上航行时产生的波浪阻力，通过组合复杂的自由曲面实现船头的制造，这些复杂的自由曲面制造技术难度较高，可加工性较差。另一篇批准号为EP0134767的欧洲专利在船体设计制造中，为改善船的载重吨位，其通过增加排水量的方法实现；并且通过增加船体的宽度提高船体的稳定性。故传统的船舶船型设计通常通过改变船体的长度、宽度、吃水量等指标来实现，但这些改变只能在某种程度上稍微提高船的航行特性，其设计的船体仍存在阻力大、功率消耗多的现象，特别是当船体处于纵向摇摆和横向摇摆耦合时，船舶的舒适性很差，即耐波性不佳、船舶的适航性下降。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种制造方法简单，节约钢材，缩短生产工期，提高平台使用寿命的超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法，包括以下步骤：

A、制造圆筒形钻井平台主船体，将圆筒形钻井平体主船体按型深高度方向由下至上划分为三部分：双层底总段、下部筒体、上部筒体和甲板；

B、双层底总段的建造：

a、将圆弧化整为零，对钢板采用扇形分段划分，划分时每个扇形分段的角度保持在20度-30度范围内，所有分段全部采用无余量建造；对扇形分段编号归类，对同一类的扇形分段按其特定的方式拼接成分段的双层底结构，拼接时按由内向外的顺序进行；

b、由对称性原则，按编号顺序由内径向外径对双层底总段的各分段进行加工；

c、在半潜驳上设置100-400根圆管作为合拢平台对双层底总段的各分段进行合拢，由于受半潜驳宽度的限制，分段合拢I阶段先将30-50个分段合拢成半圆筒形中分段；

d、将半圆筒形中分段整体下水逆时针旋转90度后，再浮起重新定位，继续分段合拢II阶段，完成其余分段的合拢，最终对接成双层底总段；

C、圆筒体的制造合拢：

a、下部筒体分成两分段分别制造；

b、在半潜驳进行下部筒体两分段的吊装合拢，合拢后对接成一个筒体；

c、将下部总段即双层底总段和下部筒体，与半潜驳分离，实现下部总段下水；

d、将上部筒体分成40-100个小分段，然后对其中的每个小分段进行分别制造，制造完成后分别吊装到下部总段的上方合拢；

D、甲板分段合拢：对圆筒形钻井平台主船体的甲板进行分段制造，完成后进行各分段的焊接合拢工作；

E、上层建筑搭载和吊装：对甲板以上高度以上的分段制造、安装及搭载，继续进行船体上部结构的建造和模块的整体吊装。

本发明的进一步改进在于：所述的圆筒形钻井平台筒体最大直径85m，型宽为75m，主体高度达到135m。

本发明的进一步改进在于：所述扇形分段时全部零件采用高精度数控切割。

本发明的进一步改进在于：所述的半潜驳长为120m宽为60m，置于其上的圆管直径为φ600mm、高度为1.2m。

本发明的进一步改进在于：在对所述甲板上扇形各分段进行焊接时，环形焊缝应采用对称施焊。

本发明的进一步改进在于：所述的圆筒形钻井平台结构包括三个模块：泥浆模块、机舱模块、生活区模块。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明设计的平台针对多种海洋环境设计，与传统的钻井平台相比在结构及操作性等众多方面功能均有很大提升；

2、本发明中由于船型结构是圆形的，就不必担心对波浪作用方向的敏感性，圆筒形结构使它有着更好的稳性，能达到抗无量级风浪的安全水平；

3、圆筒型结构使得结构上的中拱或中垂弯曲力矩更小，使得疲劳应力处于一个较低的水平，从而保证了平台的寿命，增强了可靠性。

4、本发明中涉及的平台运动性能优良，无需复杂和昂贵的转塔和旋转密封装置，并且还带动态定位系统，可用于10000英尺深海作业，更拥有15万桶原油的超级存储能力；

5、本发明采用先进的制造工艺有利于节约钢材，缩短生产周期，大幅度降低成本，增强标准造船厂的可施工性。

附图说明：

图1为双层底总段各分段加工顺序布置图；

图2为圆筒形钻井平台主船体下部筒体分段主视图；

图3为图2的俯视图；

图4环形焊缝焊接顺序示意图；

6-扇形各分段、7-下部筒体1#分段、8-下部筒体2#分段。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例和附图仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1、图2、图3和图4示出了本发明一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法的具体实施方式，该圆筒形钻井平台筒体最大直径85m，型宽为75m，主体高度达到135m，包括三个模块：泥浆模块、机舱模块、生活区模块。本发明详细说明了该圆筒形钻井平台主船体2的制造工艺方法包括圆筒形钻井平台主船体建造阶段的划分、双层底总段的建造、圆筒体的制造合拢、甲板分段合拢、上层建筑搭载与吊装。

其主要步骤如下：为制造圆筒形钻井平台主船体，将圆筒形钻井平体主船体按型深高度方向申下至上划分为三部分：双层底总段H1高度、由下部筒体H1-H3高度之间、上部筒体H3-H2高度之间组成的筒体H1-H2高度之间及甲板；双层底总段的建造：首先将圆弧化整为零，对钢板采用扇形分段划分，划分时每个扇形分段的角度保持在20度到30度范围内，所有分段全部采用无余量建造，全部零件采用高精度数控切割；然后对扇形分段编号归类，对同一类的扇形分段按其特定的方式拼接成分段的双层底结构，拼接时按由内向外的顺序进行；由对称性原则，按图1编号顺序1A-2A-3A……1B-2B-3B……1C-2C-3C……由内径向外径对双层底总段的各分段进行加工；加工完成后再进行拼接合拢。在半潜驳上设置100至400根圆管作为合拢平台对双层底总段的各分段进行合拢，双层底总段的各分段合拢是在长为120m宽为60m半潜驳甲板上完成的，置于其上的圆管直径为φ600mm、高度为1.2m，由于受半潜驳宽度的限制，分段合拢分两个阶段完成：I阶段先将40个分段合拢成半圆筒形中分段；将半圆筒形中分段整体下水逆时针旋转90度后，再浮起重新定位，继续分段合拢II阶段，完成其余8个分段的合拢，最终对接成双层底总段；圆筒体的制造合拢：图2和图3具体描述了圆筒形钻井平台主船体下部筒体5分段的主视图与俯视图，首先将下部筒体分1#分段7、2#分段8分别制造；其次在半潜驳上进行下部筒体两分段的吊装合拢，合拢后对接成一个筒体；然后对船体进行结构检验，对船体焊缝必须进行超声波探伤；之后将下部总段10即双层底总段和下部筒体与半潜驳分离，实现下部总段下水；该下部总段下水经过以下步骤：半潜驳外移-系泊定位-下沉-检查密性-圆筒形钻井平台主船体与半潜驳分离-船体下水；最后将上部筒体4分成40至100个小分段，然后对其中的每个小分段进行分别制造，制造完成后分别吊装到下部总段上合拢；甲板分段合拢：对圆筒形钻井平台主船体的甲板进行分段制造，完成后进行各分段的焊接合拢工作；对甲板上各扇形分段9进行焊接时，环形焊缝应采用对称施焊，4个焊工分别按图6中编号顺序同时施焊；上层建筑搭载和吊装：对甲板以上高度即H2高度以上的其余分段制造、安装及搭载，继续进行船体上部结构的建造、模块的整体吊装等；

通过这种制造工艺方法制成的圆筒形钻井平台主船体在结构、可操作性、承载量及稳定性等众多方面均有很大的提升，为海洋平台在深海作业提供了强有力的保证，且这种制造工艺方法，可用于大型船舶的制造，综上所述，本发明所涉及的一种圆筒形海洋钻井平台主船体的制造工艺方法，具有方法新颖、技术水平高、制造难度大，其通过改变传统的船体船型，使用了圆筒形的主船体结构，该结构使钻井平台有着更好的稳性，能达到抗无量级风浪的安全水平，提高了钻井平台的寿命，增强了可靠性；同时也有利于节约钢材，缩短生产周期，降低成本，增强标准造船厂的可施工性。

Claims (6)

1.一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、制造圆筒形钻井平台主船体，将圆筒形钻井平体主船体按型深高度方向由下至上划分为三部分：双层底总段、下部筒体、上部筒体和甲板；

B、双层底总段的建造：

a、将圆弧化整为零，对钢板采用扇形分段划分，划分时每个扇形分段的角度保持在20度-30度范围内，所有分段全部采用无余量建造；对扇形分段编号归类，对同一类的扇形分段按其特定的方式拼接成分段的双层底结构，拼接时按由内向外的顺序进行；

b、由对称性原则，按编号顺序由内径向外径对双层底总段的各分段进行加工；

c、在半潜驳上设置100-400根圆管作为合拢平台对双层底总段的各分段进行合拢，由于受半潜驳宽度的限制，分段合拢I阶段先将30-50个分段合拢成半圆筒形中分段；

d、将半圆筒形中分段整体下水逆时针旋转90度后，再浮起重新定位，继续分段合拢II阶段，完成其余分段的合拢，最终对接成双层底总段；

C、圆筒体的制造合拢：

a、下部筒体分成两分段分别制造；

b、在半潜驳进行下部筒体两分段的吊装合拢，合拢后对接成一个筒体；

c、将下部总段即双层底总段和下部筒体，与半潜驳分离，实现下部总段下水；

d、将上部筒体分成40-100个小分段，然后对其中的每个小分段进行分别制造，制造完成后分别吊装到下部总段的上方合拢；

D、甲板分段合拢：对圆筒形钻井平台主船体的甲板进行分段制造，完成后进行各分段的焊接合拢工作；

E、上层建筑搭载和吊装：对甲板以上高度以上的分段制造、安装及搭载，继续进行船体上部结构的建造和模块的整体吊装。

2.根据权利要求1所述一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法，其特征在于：所述的圆筒形钻井平台筒体最大直径85m，型宽为75m，主体高度达到135m。

3.根据权利要求1或2所述一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法，其特征在于：所述扇形分段时全部零件采用高精度数控切割。

4.根据权利要求3所述一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法，其特征在于：所述的半潜驳长为120m宽为60m，置于其上的圆管直径为φ600mm、高度为1.2m。

5.根据权利要求4所述一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法，其特征在于：在对所述甲板上扇形各分段进行焊接时，环形焊缝应采用对称施焊。

6.根据权利要求5所述一种超深海大型圆筒形钻井平台主船体的制造工艺方法，其特征在于：所述的圆筒形钻井平台结构包括三个模块：泥浆模块、机舱模块、生活区模块。

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