CN102564792B - 一种用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置，包括对称布置在X轴两侧的前横梁和后横梁，所述前横梁和所述后横梁的端部均与修井机下底座的一个支撑腿固接；在所述前横梁和所述后横梁之间设有对称布置在Y轴两侧的左纵梁和右纵梁；在所述前横梁和所述后横梁的端部上均设有加载板，所述加载板上设有连接通孔；在所述前横梁、所述后横梁、所述左纵梁和所述右纵梁上均设有调平支撑液压缸。本发明能够在海上平台现场环境条件下，在海洋修井机进行安全检测评估试验工作时，为海洋修井机整体施加模拟载荷，保证测试工作的全面性与有效性。

Description

一种用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置

技术领域

本发明涉及一种加载装置，特别是涉及一种用于处于海上平台环境条件下的海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置。

背景技术

随着海洋钻修井设备设计使用年限的接近，对海洋石油生产平台上配备的现有在役的海洋钻修井设备结构承载能力进行全面有效的安全检测测试评估是一项必不可缺少的工作。通过对在役钻修井设备进行相应的必要的检测与测试项目的实施，确认钻修井设备的安全工作性能，减少钻修井设备的不安全状态，从而减少安全事故的发生，能够有效地提高企业的经济性及人员的生命安全。正是鉴于此，海上石油生产设备的检测评估工作得到各方面的一致认可。

但是海洋钻修井设备的结构检测与测试工作受到海洋环境的局限很大，在很大程度上削减了安全评估工作的有效程度。不能为钻修井设备在海上现场提供整体的全面的测试载荷就是其中重要一项。由于钻修井设备处于石油生产平台的最顶部，其正下方为井口区，相对的承载能力较弱，对钻修井设备进行应力测试检验工作时，不能够为钻修井设备整体提供测试所需的外部模拟载荷，导致目前的应力测试项目只能完成井架系统部分的应力测试检验项目，而钻修井设备的上底座总成及下底座总成部分的主体结构无法完成必要的应力检测评估项目。

目前，进行海上平台钻修井设备承载能力检测评估测试工作时加载的方法及装置，主要有如下几种。

一)为了完成海上平台钻修井设备承载能力全面的测试评估工作，实现钻修机整体加载要求，需要将钻修机设备全部搬移至陆地公司场地内，场地内具备专用加载地锚装置，用于陆地及海洋钻修机的承载测试时应力试验模拟载荷加载。采用此种方式进行承载测试的载荷加载工作，在经济性、安全性、效率性等方面都存在极大的问题，对于各个实施方面都是很难承受的。

二)进行承载能力测试评估工作时，采取局部加载的方式，即只对主要的关键部件井架部分施加测试载荷，方法是利用简易工装梁与转盘承载梁进行连接，工装上面设计有加载销轴，与大钩悬挂的吊环装配后，可实现对井架部分的加载，在海上平台现场可有效实施，但缺点是，对于钻修机主体结构加载不全面，测试内容也就不全面。随着海洋平台钻修机使用时间的增加，全面、系统地进行对整机主体结构进行承载能力评估测试工作是必要的。

三)水袋加载，这种方式常见于海上平台，用吊机进行载荷试验，是平台吊机试验加载经常采用的一种试验载荷加载方法。但是在海上进行海洋钻修井设备试验时，却不是很适用。主要是受到钻修机安装位置及其结构形式的限制，一是平台井口区按设计要求不允许放置吨位较大的重物，井口区结构承载能力有限，二是水袋试验时加注水后，体积庞大，与钻修井机下底座结构等相妨碍，因此水袋试验加载在海洋钻修井设备承载试验中应用受到限制。只是在小载荷时也会采用。

现有承载能力测试中配套的加载装置，主体是由钢板通过焊接后，构成一根箱形结构梁，梁上面配有吊点、梁的中部设计有加载轴结构。梁的长度符合钻修机上底座转盘梁的宽度，能够与转盘梁通过装置配合联接后，通过梁上设计的加载轴与钻修机设备配置的游车大钩悬挂的单臂吊环进行连接后，实现模拟载荷的加载功能。现有加载工装的结构及功能较为简单，加载范围小，只能达到为钻修机井架总成的主体结构施加试验载荷，而上底座总成结构及下底座总成结构不能够实现模拟载荷的加载要求。类似的装置不具备更多的附属技术功能，功能比较单一。现有的工装结构可在海上现场实现测试加载功能，也可以在陆地现场实现测试加载功能，但其对钻修机所有需测试的结构加载范围小，使得结构承载能力测试工作的有效性及全面性下降。

综上所述，现有技术手段及工装加载效果不理想。并且现有的工装在海上进行安装连接时，由于与转盘结构有妨碍，因此在加载工作过程中需要将转盘拆除，为工装加载提供有效合理的安装及连接空间，工作程序相对要繁琐许多。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置，该装置能够在海上平台现场环境条件下，在海洋修井机进行安全检测评估试验工作时，为海洋修井机整体施加模拟载荷，保证测试工作的全面性与有效性。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置，包括对称布置在X轴两侧的前横梁和后横梁，所述前横梁和所述后横梁的端部均与修井机下底座的一个支撑腿固接；在所述前横梁和所述后横梁之间设有对称布置在Y轴两侧的左纵梁和右纵梁；在所述前横梁和所述后横梁的端部上均设有加载板，所述加载板上设有连接通孔；在所述前横梁、所述后横梁、所述左纵梁和所述右纵梁上均设有调平支撑液压缸。

所述前横梁和所述后横梁的每个端部各通过一连接装置与所述支撑腿固接；所述连接装置包括一与对应横梁端部固接的装置底板，所述装置底板被支撑在平台滑移导轨上，所述装置底板设有内侧立板和外侧立板，所述内侧立板和所述外侧立板的内侧均通过筋板连接有所述支撑腿的限位斜撑板；所述装置底板上面的两侧分别固接有内侧上压板和外侧上压板，所述装置底板的下面设有与所述内侧上压板和所述外侧上压板对应连接的内侧下压板和外侧下压板，所述内侧上压板、所述外侧上压板、所述内侧下压板和所述外侧下压板将所述支撑腿的滑移底座和所述装置底板夹压固定在平台滑移导轨上。

所述加载板焊接在所述装置底板上。

所述前横梁、所述后横梁、所述左纵梁和所述右纵梁均为伸缩梁，所述伸缩梁包括外箱型梁和与其内部滑动连接的内箱型梁，所述内箱型梁的外端与所述支撑腿固接，内端与伸缩动力液压缸的驱动端连接，所述伸缩动力液压缸安装在所述外箱型梁内的外端部，在所述外箱型梁上设有所述调平支撑液压缸。

所述前横梁、所述后横梁、所述左纵梁和所述右纵梁均为伸缩梁，所述伸缩梁包括外箱型梁和与其内部滑动连接的内箱型梁，所述外箱型梁上安装有电机和由其驱动的减速机，所述减速机的输出端连接有齿轮；所述内箱型梁上固装有与所述齿轮啮合的齿条。

所述加载板上设有吊装结构。

在所述限位斜撑板与所述支撑腿之间塞装有与所述支撑腿形状适配的固定垫片。

本发明具有的优点和积极效果是：

1)可实现对钻修井设备在海上现场的承载能力测试评估工作中整体加载功能，加载安全可靠，不对平台结构产生影响。

2)整体结构在综合考虑海上运输、海上现场安装连接、海上吊装、不同规格型号海洋钻修机连接情况等方面工作要求的前提下，将整体结构设计尺寸设计成可调节形式，整体外形尺寸可调节至适应不同规格型号及尺寸的钻修机下底座支撑腿的连接要求，可调节至适合海上吊装及海上运输情况下的最小尺寸。

3)结构简洁，布置合理，功能及适用性更全面。

4)自动化程度高。

5)在海上现场与钻修机结构及平台滑移导轨连接时，不需要对钻修机结构及平台结构进行改造、调整或拆卸妨碍部件，更加方便使用。

综上所述，本发明能够保证被测试设备的全部结构都能够得到外部测试载荷，与真正的钻修井作业过程中施加的载荷达到一致，并且能够使设备得到与在陆地上进行应力测试工作相同的模拟测试载荷。这样就使得海上钻修井设备不必为了进行全面的应力检测工作而再将钻修井设备拆卸搬移至陆地上进行全面的应力试验工作。从而在全面地保证了钻修井设备检测评估工作的全面性与有效性的同时，极大地提高了相关工作的经济性与安全性。本发明能够适用于海洋石油生产平台上配套的固定式钻修井设备的安全检测评估时应力测试项目中所需的外部载荷的整体加载需求，并且运输方便、操作简单、连接快捷有效。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明调平支撑液压缸处于非工作状态时的局部端面剖视图；

图4为本发明调平支撑液压缸处于工作状态时的局部端面剖视图；

图5为本发明装置内箱型梁在缩回情况下的局部端面剖视图；

图6为本发明内箱型梁在缩回情况下的局部纵向剖视图；

图7为本发明连接装置的剖面图。

图中：1、四肢索具，2、加载板，3、吊装结构，4、固定垫片，5、上压板，6、螺栓，7、外侧下压块，8、内侧下压块，9、外箱型梁，10、伸缩动力液压缸，11、电机，12、减速机，13、齿轮，14、齿条，15、内箱型梁，16、平台滑移导轨，17、调平支撑液压缸，18、支撑腿滑移底座，19、装置底板，20、内侧立板，21、外侧立板，22、限位斜撑板。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图7，一种用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置包括对称布置在X轴两侧的前横梁和后横梁，在前横梁和后横梁之间设有对称布置在Y轴两侧的左纵梁和右纵梁，前横梁和后横梁均固接在两平台滑移导轨16之间，每个横梁端部各与一修井机下底座的一个支撑腿固接，修井机的下底座有四个支撑腿。在前横梁和后横梁的两端均设有与平台滑移导轨16及修井机下底座四个支撑腿对应连接的四个连接装置；四个连接装置呈中心对称布置。

上述连接装置包括一与对应横梁端部固接的装置底板19，装置底板19设有内侧立板20和外侧立板21，内侧立板20和外侧立板21的内侧均通过筋板连接有支撑腿的限位斜撑板22；装置底板19上面两侧分别固接有内、外侧上压板5，下面设有与内侧上压板和外侧上压板对应连接的内侧下压板8和外侧下压板7，两侧下压板的上面均设有与平台滑移导轨16的下面形状适配的结构，下压板和上压板通过螺栓6连接。

在该装置完成连接前，内侧下压板8和外侧下压板7均处于自由状态。安装时，先将装置底板19坐落在平台滑移导轨16上，此时修井机下底座的四个支撑腿连接在平台滑移导轨16上，调整四个连接装置的位置，使修井机下底座四个支撑腿的底部分别对应嵌入四个连接装置内，此时，装置底板19与修井机支撑腿底部的滑移底座18相对接，然后拆除滑移底座18上原有的连接螺栓，安装连接内侧下压板8和外侧下压板7，两侧下压板的上面压紧在平台滑移导轨16的下面上，连接装置将平台滑移导轨16、修井机和该加载装置固定在一起，使加载装置与修井机形成一个力传递效果良好的整体。

上述连接装置可通过在限位斜撑板22与支撑腿之间塞装与支撑腿形状适配的调节垫片4，使加载装置与支撑腿结合的更加紧密。

前横梁和后横梁的两端部上均设有加载板2，加载板2上设有连接通孔，用于与四肢索具1连接，用于实施加载。最好将加载板2焊接在装置底板19上，可使力的传递效果更好。加载板2上还设有吊装结构3，用于加载装置的起吊。

前横梁、后横梁、左纵梁和右纵梁均为伸缩梁，伸缩梁包括外箱型梁9和与其内部滑动连接的内箱型梁15，内箱型梁15的外端与连接装置固接，内端与伸缩动力液压缸10的驱动端连接，伸缩动力液压缸10安装在外箱型梁9内的外端部。通过液压驱动来实现伸缩梁的伸缩。外箱型梁9上安装有电机11和由其驱动的减速机12，减速机12的输出端连接有齿轮13，内箱型梁15上固装有与齿轮13啮合的齿条14。通过电机驱动齿轮齿条机构来实现伸缩梁的伸缩。上述伸缩驱动机构可以任选其一，也可两者都设，以备不时之需。前横梁和后横梁的外箱型梁的端部两侧均设有调平支撑液压缸17；在左纵梁和右纵梁的外箱型梁远离与横梁固接的端部两侧均设有调平支撑液压缸17。

前横梁、后横梁、左纵梁和右纵梁也可为一般定长梁，此时，加载装置只能针对某一特定平台上的修井机使用。但前横梁、后横梁、左纵梁和右纵梁应设有调平支撑液压缸。

上述加载装置可以实现180吨以内的模拟载荷的加载要求，装置整体在横向及纵向两个方向上长度可调，调节范围纵向为8m-14m，横向为4m-6m，能够适应于不同规格型号的海洋钻修机设备在海上现场进行测试加载工作。

上述加载装置的主体结构是由金属材料焊接制作成的可伸缩箱形梁，内部安装有伸缩动力液压缸和电驱的齿轮齿条机构，用以完成主体结构在纵向及横向上的自动长度调节功能。连接装置设置在横梁的端部，并与横梁构成一体结构，在加载工作状态时，连接装置完成加载装置与钻修机下底座支撑腿及平台滑移导轨的联接，使加载装置与钻修机及平台滑轨形成一个受力整体，将来自横梁的模拟载荷有效传递给钻修井设备的下底座总成主结构梁柱、上底座总成主结构梁柱和井架总成主体结构梁等结构部件，达到测试时的整体加载效果。

本发明的安装和使用：

在由陆地运输至海上平台时，将加载装置通过伸缩机构调整至最少外形尺寸，以便进行运输吊装工作。运至海上平台后，先使装置中的调平支撑液压缸处于工作状态，然后将加载装置吊放至平台顶甲板的两平台滑移导轨之间，然后将海洋修井机滑移至加载装置正上方，并且使修井机上底座总成与下底座总成都处于结构对称位置，然后调整修井机转盘中心至两根平台滑移导轨的中心。

调整调平支撑液压缸的伸出量，使加载装置调整至水平，并且使加载装置的装置底板略高于平台滑移导轨的上面。然后根据两平台滑移导轨的跨距值，调整横梁的长度与其与两平台滑移导轨的跨距值相同，然后根据修井机下底座四个支撑腿之间的间距，调整纵梁的长度，以调整四个连接装置的位置，进而完成加载装置与平台滑移导轨及修井机下底座支撑腿的连接。

加载装置与平台滑移导轨及修井机下底座支撑腿连接完成后，加载装置便处于有效的工作状态了。接下来，将加载板通过四肢索具、卡环(卸扣)、环形索具等与钻修机设备配置的游车大钩悬挂的单臂吊环进行连接后，大钩的拉力便传递到加载装置的横梁和纵梁上，再通过连接装置传递至修井机下底座、上底座、井架等所有主要结构承载构件上，从而实现海上海洋修井机在现场环境条件下的检测评估要求的整体模拟载荷的加载功能。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置，其特征在于，包括对称布置在X轴两侧的前横梁和后横梁，所述前横梁和所述后横梁的端部均与修井机下底座的一个支撑腿固接；在所述前横梁和所述后横梁之间设有对称布置在Y轴两侧的左纵梁和右纵梁；在所述前横梁和所述后横梁的端部上均设有加载板，所述加载板上设有连接通孔；在所述前横梁、所述后横梁、所述左纵梁和所述右纵梁上均设有调平支撑液压缸。

2.根据权利要求1所述的用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置，其特征在于，所述前横梁和所述后横梁的每个端部各通过一连接装置与所述支撑腿固接；所述连接装置包括一与对应横梁端部固接的装置底板，所述装置底板被支撑在平台滑移导轨上，所述装置底板设有内侧立板和外侧立板，所述内侧立板和所述外侧立板的内侧均通过筋板连接有所述支撑腿的限位斜撑板；所述装置底板上面的两侧分别固接有内侧上压板和外侧上压板，所述装置底板的下面设有与所述内侧上压板和所述外侧上压板对应连接的内侧下压板和外侧下压板，所述内侧上压板、所述外侧上压板、所述内侧下压板和所述外侧下压板将所述支撑腿的滑移底座和所述装置底板夹压固定在平台滑移导轨上。

3.根据权利要求2所述的用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置，其特征在于，所述加载板焊接在所述装置底板上。

4.根据权利要求1所述的用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置，其特征在于，所述前横梁、所述后横梁、所述左纵梁和所述右纵梁均为伸缩梁，所述伸缩梁包括外箱型梁和与其内部滑动连接的内箱型梁，所述内箱型梁的外端与所述支撑腿固接，内端与伸缩动力液压缸的驱动端连接，所述伸缩动力液压缸安装在所述外箱型梁内的外端部，在所述外箱型梁上设有所述调平支撑液压缸。

5.根据权利要求1所述的用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置，其特征在于，所述前横梁、所述后横梁、所述左纵梁和所述右纵梁均为伸缩梁，所述伸缩梁包括外箱型梁和与其内部滑动连接的内箱型梁，所述外箱型梁上安装有电机和由其驱动的减速机，所述减速机的输出端连接有齿轮；所述内箱型梁上固装有与所述齿轮啮合的齿条。

6.根据权利要求3所述的用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置，其特征在于，所述加载板上设有吊装结构。

7.根据权利要求2所述的用于海洋修井机整体施加模拟载荷的加载装置，其特征在于，在所述限位斜撑板与所述支撑腿之间塞装有与所述支撑腿形状适配的固定垫片。