CN1021660C - 安装海洋平台桩腿的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种采油平台之类桩腿式海洋平台安装中桩腿的安装方法，其中各桩腿是穿过装在平台底座上或作为平台底座一部分的桩腿导管而打入海底。还有一种实施该方法的装置，该装置由一根或一根以上斜槽组成，斜槽的横剖面成C形或U形，该斜槽从桩腿导管的上端部以适当斜度向上倾斜伸展，其上方处于桩腿自由悬吊时桩腿尖头所在位置之下。这样可用普通的钻井平台安装较小型的平台，从而大大节省费用也能节约时间。

Description

本发明涉及采油平台之类桩腿式海洋平台安装中桩腿的安装方法，其中桩腿穿过装在平台底座上的桩腿导管而打入海底。

以往这种类型的海洋平台是用巨型浮吊吊装的，浮吊把由驳船运到钻井位置处的平台慢慢放入水中，再使各底座桩腿插入平台的各导管中，浮吊还把重锤、振动器之类打桩装置吊起，把各桩腿打入海底。但是，这类浮吊在全世界为数不多，而且这类浮吊的租用费极高，此外当装设平台时不得不等待很长时间;对于较小型海洋平台，装设费用尤其昂贵。

本发明的目的是提出一种桩腿安装方法，以使较小型平台能以比过去低得多的费用装设，也不再为等待专用浮吊到来而空耗很多时间。

本发明所提出的桩腿安装方法的特点如下：各桩腿分别由处于钻井位置的钻井平台上的井架上的绞车提升到平台上方适当位置，此时桩腿由绞车的提升缆绳自由悬吊在空中，该桩腿距平台中心轴的距离最好小于距相应的桩腿导管上端的距离;然后放下桩腿，使桩尖头向外、向下倾斜着朝桩腿导管的上端部移动，桩尖头进入桩腿导管的上端部;接着桩腿继续向下移动，进入桩腿导管，触到海底;最后由悬挂在绞车缆索上的打桩装置向海底打入所需的深度;当打桩装置打好后提升时，打桩装置的下端部最好要向内、向上倾斜着出来，直至打桩装置自由地悬挂在绞车缆索上。这样就可以用钻井用的普通钻井平台来安装较小型的平台。一般来说，在钻井位置上或其附近有这种钻井平台可以供使用，因而用它来安装平台比用上述巨型浮吊要便宜得多，可不必等待浮吊的到来，也省去巨型浮吊的租金。

作为本发明的一种最简单易行的方法是：随着桩腿放下，该桩腿的尖头起先向外、向下倾斜着朝 桩腿导管的上端部移动，最后桩尖头进入该上端部;其间桩尖头是沿着一根剖面为C形或U形的斜槽滑动的，该斜槽从桩腿导管的上端部以适当斜度向上倾斜着伸展，该斜槽的上方处于桩腿自由悬吊时桩腿尖头所在位置之下。

根据本发明的方法，用来把桩腿打入海底的打桩装置（用不断冲击或振动）也是由井架上的绞车提升到适当位置，该位置大体在所冲打的桩腿顶部的正上方，然后打桩装置下落，与桩顶接触，逐渐把桩腿打进海底下所需深度;打好以后，打桩装置又被提升起来，在提升过程中最好使打桩装置的下端部沿斜槽向上滑动，直到打桩装置自由地悬挂在绞车缆索之下。由于这样，钻井装置就同样也可以用来打桩;而如果不用本发明所提出方法，则打桩装置（或许是一个长16～18米、重300～500吨的重锤）在脱离桩腿顶端时会猛烈并危险地发生摇晃。

本发明还涉及一种实施上述方法的装置。根据本发明，这种装置具有如下特征：它由一根或一根以上斜槽组成，斜槽的横剖面成C形或U形，该斜槽从桩腿导管的上端部以适当斜度向上倾斜着伸展，其上方处于桩腿自由悬吊时桩腿尖头所在位置之下。这种装置十分有效，而且结构简单、造价低，可以在制造平台过程中在陆上一起制造好。

根据本发明，斜槽相对于水平面的倾斜角可以在20°～70°之间选择，但以40°～60°为好，而最好的是在45°～55°之间。在上述倾斜角范围内，桩腿的尖头就可以在自重的作用下自动沿斜槽下滑，直到它与导管的上端部相碰。

根据本发明，斜槽可以固定安装在平台之上，这样，由于当平台放置在海底上时所有斜槽已固定在正确的安装位置上，就不必再花安装费用;但是斜槽也可以在使用时临时装上去，用完后拆下，这样，一根斜槽就可以重复用来安装多根桩腿;最后这根斜槽可以安装到在平台（例如钻井平台），附近的另一个结构上所以本发明的方法也可以应用于并不装有斜槽的平台的安装上。

后面将结合下列附图对本发明作更充分的介绍：

图1～8表示用本发明方法安装平台时各操作步骤;

图9是平台的侧视图，平台上装有斜槽和桩腿导管，在其中之一中插有一底座桩腿;

图10是图9所示的平台的一部分的放大侧视图，斜槽装在加强管上;

图11是图10中沿Ⅺ-Ⅺ线的穿过斜槽和加强管的更大比例的剖面图;

图12是斜槽与桩腿导管之间连接部的顶视图。

图1～8简略表示了平台（用编号1表示）是如何用钻井平台（用编号2表示）成功地安装起来的。钻井平台2通常有三条或四条桩腿，而在图1中只画出两条桩腿，在只表示钻井平台前部结构的图2～8只图中画出一条桩腿。钻井平台装置有一钻台20，当桩腿上收时钻台能浮在水面上。而当钻井平台工作时，各桩腿19下伸，于是整个钻井平台就支立在海底上，而钻台20处在海面9之上，悬架在钻井位置上方的钻台区段21之上有井架3，该井架以人所共知的方法在钻井位置上钻出一个或多个井。为此，在井架3上装有或连接有绞车4，绞车4上有提升缆索5;绞车具有巨大的提升能力，通过适当的传动可以提升起重量通常远不足1000吨的较小型平台。

图1～8中所示的平台1就是一种能由绞车提升起的较小型平台。在图1中，平台已由驳船11运到井架3之下，并已与提升缆壳5固接住。在图2中，驳船11已被拖走，吊挂在缆索5上的平台已下降在海面9以下一段距离。在图3中，平台1已放置在海底10之上，等待安装底座桩腿。

这些桩腿已用同一艘驳船随同平台运到或用另一艘驳船单独运到。图4中的一根桩腿6已固接在提升缆索上，并已向上提升了一段距离。图5中，桩腿已由提升缆索自由地悬吊在平台上方，并准备插入桩腿导管12之中，后者固定在平台底座16之上或成为平台底座16的一部分。钻井平台2的悬伸的钻台区段21水平方向的面积很有限，宽度约8米，悬伸距离约13米;这样大的面积对于井架用来钻井时是足能使井架正确地处于钻井位置之上，但如要把桩腿6垂直地悬吊在桩腿导管12的顶端13的上方就显得不足，因为为了保证稳定性，桩腿在悬吊过程中要远离井架的工作范围之外。

为此，根据本发明，桩尖8被强行引导通过井架的工作范围，最后在桩腿6下降过程中使桩尖头 插入导管12的顶端13。参见图6，桩腿倾斜地悬吊着，其桩头7固接在提升缆索5上，处于井架的工作范围之内，而桩尖头8插在处在井架工作范围之外的导管12的顶端13内。

图10、11和12表示用来安装桩腿的装置的一种推荐方案;该装置由若干根斜槽15组成，每根斜槽安装在平台底座16的加强管17之上，斜槽从桩腿导管12的顶端13处向上、向内倾斜，该斜槽处在桩腿开始下降之前桩尖头8所在位置之下适当距离处。

当桩腿6下降时，桩尖头8首先接触斜槽15的底部;如图11所示，斜槽的剖面呈C形，但同样还可以采用U形、V形或其它任何适当的剖面形状，关键是当桩尖与斜槽的底部接触之后桩尖能可靠地沿斜槽横向移动。

如图10所示，斜槽相对于水平面成一适当的倾斜角，该倾斜角可以在20°～70°之间选择，但以40°～60°之间为好，而最好的是在45°～55°之间;在上述倾斜角范围内，桩尖就可以如图10中虚线所示那样下滑，直到它与导管的上端部相碰;导管上端部结构如图10和图12所示;为能更好地容纳桩尖，导管端部是向上扩大的。随着桩腿继续下降，桩腿逐渐插入导管12之中，最后桩腿就碰到海底，此时提升缆索就从桩头上解下来。从图10可以看出，桩腿导管与平台的中心轴线之间有一夹角，该夹角选为6°～12°之间比较适当，这样可以使桩头仍在井架的工作范围之内，而桩腿的导管则超出工作范围之外。

然后，利用悬吊在绞车4的提升缆索上的适当的打桩装置，通过反复冲打或振动，把桩腿打进海底。在图7中，打桩装置14悬吊在平台1之上，并且大体上在桩头7的正上方;而桩头的位置，正如上面所说那样，是在井架3的工作范围之内。当打桩装置14下落时，打桩装置就撞在桩头7上，于是桩腿就在打桩装置14的作用下向海底10打进所需的深度。当桩腿正向下打的时候，打桩装置14被桩头7移到井架的工作范围之外，并倾斜地悬吊在提升缆索5之下（如图8所示）。如果打桩装置在这个位置脱开桩头，它就会猛烈摇晃;考虑到重锤之类打桩装置通常长达16～18米、重达300～500吨，这种摇晃是非常危险和具有破坏性的。

在采用本发明的情况下，当把打桩装置14提升起来时，其下端部起先有引导地向上、向内倾斜着移动，一直到打桩装置自由地悬吊在提升缆索之下并处于自然平衡状态。作为本发明的推荐方法，打桩装置的下端部沿着斜槽15向上滑动，其情况与桩尖头8沿斜槽15滑入桩腿导管12的上端部13时一样，只是方向相反。

在图9中画出的是一座要安装三条桩腿的平台1。这三条桩腿6中的一条已放入处于图右侧的桩腿导管12之中，并差不多已被重锤14向海底10打进所需深度。当完成打桩以后，重锤就脱离桩头7，而当把重锤提升时，重锤的下部就靠在斜槽上，随着提升缆索提升而沿斜槽上滑（如图中虚线所示），最后重锤稳定地自由地垂直悬吊在提升缆索上（图中未表示出）。这样就确保重锤的桩头脱离时不会像大钟摆那样撞到平台上，把平台碰坏。

从上可以看出，在采用本发明的情况下，就可以用钻井平台来完成较小型海洋平台在海底的全部安装工作，通常在钻井位置处有这种钻井平台，这样就能大大节省费用，在时间上往往也能节约。

在图10、11和12所示的推荐方案中，各斜槽15是固定安装在平台的底座上的，为每根桩腿导管都装有一根导槽;所以，在平台放在海底后立即可以开始安装工作。但是，斜槽也可以采用可拆装的方式装到平台的底座上，从而一根斜槽可用来安装多根导管;斜槽也可以安装在平台的其它类型的结构上，从而本发明的方法和装置也可以用于本来没有斜槽的平台的安装。

本发明的各种推荐方案在上面作了叙述，并表示在附图中，但这些方案仅仅是作为例子列举的。许多其它的方案仍在本发明的权利要求范围之内。比如，桩尖和打桩装置的下端部可以用缆索装置来控制和导向，而不是用斜槽。

Claims (10)

1、桩腿式海洋平台安装中桩腿的安装方法，其中各桩腿穿过装在平台底座上的桩腿导管而打入海底；方法的特征在于：各桩腿分别由处于钻井位置的钻井平台上的井架上的绞车提升到平台上方适当位置，此时桩腿由绞车的提升缆索自由悬吊在空中，该桩腿距平台中心轴的距离小于距相应的桩腿导管上端的距离；然后放下桩腿，使桩类头向外、向下倾斜着朝桩腿导管的上端部移动，最后桩尖头进入桩腿导管的上端部；接着桩腿继续向下移动，进入桩腿导管，触到海底；最后由悬持在绞车缆索上的打桩装置打入所需的深度；当打桩装置打好桩后提升时，打桩装置的下端部要向内、向上倾斜着出来，直至打桩装置自由地悬吊在绞车缆索上。

2、根据权利要求1中的方法，其特征是：随着桩腿放下，该桩腿的类头起先向外、向下倾斜着朝桩腿导管端部移动，最后桩尖头进入该上端部，其间桩尖头是沿着一根剖面为C形或U形的斜槽滑动的，该斜槽从桩腿导管的上端部以适当斜度向上倾斜着伸展，该斜槽的上方处于桩腿自由悬吊时桩腿尖头所在位置之下。

3、根据权利要求1或2中的方法，其特征是：用来把桩腿打入海底的打桩装置是由井架上的绞车提升到适当的位置，该位置大体在所冲打的桩腿顶部的正上方，然后打桩装置下落，与桩顶接触，逐渐把桩腿打进海底下所需深度;打好以后，打桩装置又被提升起来，在提升过程中使打桩装置的下端部沿斜槽向上滑动，直到打桩装置自由地悬吊在绞车缆索之下。

4、一种用来实施权利要求1所述的方法的装置，其特征是它包括一个或一个以上的斜槽，斜槽的横剖面成C形或U形，该斜槽从桩腿导管的上端部以适当斜度向上倾斜着伸展，其上方处于桩腿自由悬吊时桩腿尖头所在位置之下。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征是：斜槽相对于水平面的倾斜角可以在20℃-70℃之间选择。

6、根据权利要求4所述的装置，其特征是：所述的倾斜角为40℃-60℃。

7、根据权利要求4所述的装置，其特征是：所述的倾斜角最好在45℃-55℃之间。

8、根据权利要求4或5所述的装置，其特征是斜槽固定安装在带桩腿导管的平台底座上。

9、根据权利要求4或5所述的装置，其特征是斜槽可临时装上去、用后可拆下。

10、根据权利要求4或5所述的装置，其特征是斜槽安装在桩腿式海洋平台底座之外的钻井平台上。

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