CN104229634B - 用于自升式平台套管辅张力系统的负荷试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自升式平台套管辅张力系统的负荷试验装置及方法，该负荷试验装置包括防喷器吊机和负荷组件；该防喷器吊机包括大梁和起吊装置，大梁滑设于悬臂梁的顶部，起吊装置滑设于大梁上，起吊装置的底部连接有两根第一钢丝绳；负荷组件包括托盘和设于托盘内的重物，托盘上分别铰接有至少两个第一卸扣，每根第一钢丝绳的两端分别连接于相应的第一卸扣上，该托盘上分别铰接有至少两个第二卸扣，该些第二卸扣用于与液压缸的活塞杆连接。该方法采用如上所述的负荷试验装置进行自升式平台套管辅张力系统的负荷试验。本发明在狭小的操作空间内将试验载荷安全快速的作用在套管辅张力系统的液压缸上，提高了负荷试验的可操作性和安全性。

Description

用于自升式平台套管辅张力系统的负荷试验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于自升式平台套管辅张力系统的负荷试验装置及方法。

背景技术

目前，在自升式平台海洋石油钻井的过程中，钻管深入到海水中并插入海底进行钻探。为了避免钻管在受海浪及海流的作用下产生一个较大的沿竖直方向向上的冲力，在套管张紧器的顶部设置有一防喷器，防喷器的上方设有套管辅张力系统。套管辅张力系统主要承受防喷器组的重量，以减小作业中防喷器对套管的作用力。该套管辅张力系统由2个68吨900mm行程的液压缸组成，液压缸的上端悬挂于钻台的底部的眼板上，液压缸的活塞杆的下端连到防喷器上，液压动力由蓄能器提供。因此，套管辅张力系统负荷试验的成功完成是确保整个自升式平台在海上作业安全的关键性因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的传统的套管辅张力系统的负荷试验方法危险系数较高、操作复杂等缺陷，提供一种用于自升式平台套管辅张力系统的负荷试验装置及方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于自升式平台套管辅张力系统的负荷试验装置，该自升式平台包括一悬臂梁和一设于该悬臂梁顶部的钻台，该套管辅张力系统包括至少两个偶数个液压缸，且该液压缸铰接于该钻台的底部，其特点在于，该负荷试验装置包括一防喷器吊机和一负荷组件；

该防喷器吊机包括一大梁和一起吊装置，该大梁滑设于该悬臂梁的顶部且位于该悬臂梁的左侧壁与右侧壁之间，该大梁可沿该悬臂梁的纵向前后移动，该起吊装置滑设于该大梁上且可沿该大梁的横向左右移动，该起吊装置的底部连接有两根第一钢丝绳；

该负荷组件包括一托盘和设于该托盘内的重物，该托盘的前、后侧壁上分别铰接有至少两个间隔设置的第一卸扣，每根该第一钢丝绳的两端分别连接于相应的该第一卸扣上，该托盘的左、右侧壁上分别铰接有至少两个间隔设置的第二卸扣，该些第二卸扣用于与该些液压缸的活塞杆连接。

在本方案中，利用防喷器吊机作为试验载荷加载的工具，使得能够在狭小的操作空间内将试验载荷安全快速的作用在套管辅张力系统的液压缸上，提高了负荷试验的可操作性和安全性。

同时，负荷组件通过第一卸扣、第一钢丝绳与防喷器吊机相连接，且当负荷组件与套管辅张力系统的液压缸相连接时，防喷器吊机可以在不拆卸第一钢丝绳与第一卸扣的情况下撤销第一钢丝绳受到的张力，从而将试验载荷快速安全的作用在套管辅张力系统的液压缸的活塞杆上，避免了试验载荷动荡不稳定。

较佳地，该托盘包括一箱体，该箱体的内壁上还固定有一与该箱体的底板平行间隔设置的支撑板，该箱体的底板与该支撑板之间设有若干间隔设置的加强板，且该加强板的厚度方向所在的直线均与该底板的厚度方向所在的直线垂直。

在本方案中，该箱体的底板与该支撑板之间设有加强板，增大了该托盘的结构强度，从而避免了该托盘受到重物的压力而变形，提高了操作安全性。

较佳地，该重物包括两组压块，每组压块包括若干块压块，每块该压块的底面上设有一凹部，每块该压块的顶面上设有一凸部，每块该压块的凸部与相邻的该压块的凹部对应设置。

在本方案中，采用上述结构，提高了压块在叠加中的整体强度，避免了负荷组件在起吊过程中因钢丝绳的晃动导致各压块之间相对滑动。

较佳地，各该压块均为压铁。

在本方案中，使用标准的压铁，使试验载荷的数值更加准确可靠。

较佳地，该托盘的前、后侧壁上分别至少两个与该第一卸扣对应设置的第一安装部件，各该第一安装部件与相应的第一卸扣相铰接，该托盘的左、右侧壁上分别至少两个与该第二卸扣对应设置的第二安装部件，各该第二安装部件与相应的第二卸扣相铰接。

本发明还提供了一种采用如上所述的负荷试验装置进行自升式平台套管辅张力系统的负荷试验的方法，该套管辅张力系统的液压缸的进油口与一蓄能器相连，该自升式平台还包括一设于悬臂梁侧壁上的控制装置，该控制装置用于控制蓄能器、液压缸的运行状态且用于显示蓄能器、液压缸的压力和行程，其特点在于，该方法包括以下步骤：

S₁、防喷器吊机将负荷组件起吊，使得负荷组件的底面与悬臂梁基平面之间的距离为1000mm-1200mm，其中负荷组件的重量为该套管辅张力系统的安全工作载荷；

S₂、操作控制装置，使得该些液压缸的活塞杆伸出，将该负荷组件连接到该些液压缸的活塞杆上，撤销防喷器吊机对该负荷组件的拉力且保持第一卸扣与相应的第一钢丝绳连接；

S₃、操作控制装置，使得运用张力慢慢收回该些液压缸的活塞杆；

S₄、观察控制装置中显示的蓄能器、液压缸的压力，当该压力达到预设定值，记录液压缸的压力和液压缸的活塞杆伸出的行程。

在本方案中，采用上述负荷试验方法，保证了较高的安全性，操作简单，使得能够在狭小的操作空间内将试验载荷安全快速的作用在套管辅张力系统的液压缸上，提高了负荷试验的可操作性和安全性，而且便于吊装操作，节约了试验成本。

同时，采用上述负荷试验方法，能够确保该液压缸的活塞杆的行程与压力值的稳定性，能够更加准确的验证套管辅张力系统在安全工作载荷136吨下，液压缸能够伸出最大的行程，并能提供稳定的支撑力。且能够更加准确的验证套管辅张力系统在安全工作载荷136吨下，当关闭蓄能器时液压缸的活塞杆不会发生移动，并能保持持续的张紧力。

较佳地，步骤S₁之前还包括以下步骤：

S₁₁、打开控制装置的电源开关，检查电源是否为220V交流电源，若是，进入步骤S₁₂；

S₁₂、启动控制装置，检测控制装置上显示的液压缸的压力值是否为设定值，若是，进入步骤S₁₃；

S₁₃检测蓄能器的关闭阀处于打开位置。

在本方案中，采用上述步骤，能够确保该负荷试验方法的试验环境一切正常，提高了该套管辅张力系统的负荷试验的准确性和稳定性。

较佳地，在步骤S₁中，防喷器吊机将负荷组件起吊，使得负荷组件的底面与悬臂梁基平面之间的距离为1000mm，且使得该负荷组件位于液压缸的正下方。

在本方案中，防喷器吊机将负荷组件起吊，使得负荷组件的底面与悬臂梁基平面之间的距离为1000mm，不仅方便操作人员将第二钢丝绳连接至第二卸扣上，且防止了试验载荷动荡不稳，避免了负荷组件的底面距离悬臂梁基平面过高时第二钢丝绳断裂时出现的安全隐患，提高了负荷试验的可操作性和安全性。

较佳地，在步骤S₂中，各液压缸的活塞杆的底端分别铰接有一第三卸扣，各该第三卸扣的钩部均穿设有一第二钢丝绳，且每根该第二钢丝绳的两端分别与相应的该负荷组件的第二卸扣的钩部相连接，使得负荷组件连接到该些液压缸的活塞杆上。

较佳地，步骤S₄之后还包括以下步骤：

S₄₁、拆除钢丝绳、卸扣，移走负荷组件，清理试验区。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明能够在狭小的操作空间内将试验载荷安全快速的作用在套管辅张力系统的液压缸上，提高了负荷试验的可操作性和安全性，而且便于吊装操作，节约了试验成本。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的用于套管辅张力系统的负荷试验装置的结构示意图。

图2为与图1对应的负荷组件部分的俯视图。

图3为与图2对应的左视图。

图4为本发明较佳实施例的套管辅张力系统的负荷试验方法的试验状态结构示意图。

附图标记说明：

悬臂梁：1悬臂梁基平面：11

钻台：2眼板：21

液压缸：3第二钢丝绳：31第三卸扣：32

防喷器吊机：4大梁：41起吊装置：42

第一钢丝绳：43

负荷组件：5托盘：51箱体：511

支撑板：512加强板：513重物：52

压块：521第一卸扣：53第二卸扣：54

第一安装部件：55第二安装部件：56

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请根据图4予以理解，自升式平台包括一悬臂梁1、一设于悬臂梁1顶部的钻台2、一设于悬臂梁1的侧壁上的蓄能器和一控制装置，钻台2的底板上焊接有两个眼板21。控制装置包括一控制器和一控制面板，该控制器与蓄能器、液压缸3电连接且用于控制蓄能器、液压缸3的运行状态，该控制面板与该控制器电连接用于发出命令信号以及显示蓄能器、液压缸3的压力和行程。

同时，套管辅张力系统包括两个液压缸3，且液压缸3的进油口与蓄能器相连。该液压缸3通过螺栓连接在相应的钻台2的眼板21上，且各液压缸3的活塞杆的底部通过一第三卸扣32连接有一第二钢丝绳31。液压缸3为68吨900mm行程的液压缸3。

请根据图1予以理解，本发明提供了一种用于自升式平台套管辅张力系统的负荷试验装置，该负荷试验装置包括防喷器吊机4和负荷组件5。其中，该防喷器吊机包括大梁41和起吊装置42，该大梁41滑设于悬臂梁1的顶部且位于悬臂梁1的左侧壁与右侧壁之间。该大梁41可沿该悬臂梁1的纵向前后移动，即大梁41可沿该悬臂梁1可在船体的首尾之间滑动。同时，该起吊装置42滑设于大梁41上且可沿大梁41的横向左右移动，该起吊装置42的底部连接有两根第一钢丝绳43。也就是说，起吊装置42可在大梁41的左舷、右舷之间移动。

在实际的使用过程中，起吊装置42内实际上设有一绕线装置(图中未示出)，该绕线装置上连接有一绳索，该绳索的底端通过一连接部件连接有第一钢丝绳43，当负荷组件5与液压缸3的活塞杆相连接时，可通过绕线装置将绳索往下送，从而撤销第一钢丝绳43上的张力，同时，仍然保持第一钢丝绳43与第一卸扣53相连接。

请根据图1-3予以理解，该负荷组件5包括一托盘51和设于托盘51内的重物52。该托盘51的前、后侧壁上分别铰接有至少两个间隔设置的第一卸扣53，每根该第一钢丝绳43的两端分别连接于相应的该第一卸扣53上。该托盘51的左、右侧壁上分别铰接有至少两个间隔设置的第二卸扣54，该些第二卸扣54用于与该些液压缸3的活塞杆连接。

在本实施例中，利用防喷器吊机4作为试验载荷加载的工具，使得能够在狭小的操作空间内将试验载荷安全快速的作用在套管辅张力系统的液压缸3上，提高了负荷试验的可操作性和安全性。

同时，负荷组件5通过第一卸扣53、第一钢丝绳43与防喷器吊机4相连接，且当负荷组件5与套管辅张力系统的液压缸3相连接时，防喷器吊机4可以在不拆卸第一钢丝绳43与第一卸扣53的情况下撤销第一钢丝绳43受到的张力，从而将试验载荷快速安全的作用在套管辅张力系统的液压缸3的活塞杆上，避免了试验载荷动荡不稳定。

另外，该托盘51包括一箱体511，该箱体511的内壁上还固定有一与箱体511的底板平行间隔设置的支撑板512。该箱体511的底板与该支撑板512之间设有若干间隔设置的加强板513，且加强板513的厚度方向所在的直线均与该底板的厚度方向所在的直线垂直。这样增大了该托盘51的结构强度，从而避免了该托盘51受到重物52的压力而变形，提高了操作安全性。

此外，该重物52包括两组压块521，每组压块521包括若干块压块521。每块压块521的底面上设有一凹部，每块压块521的顶面上设有一凸部，每块压块521的凸部与相邻的该压块521的凹部对应设置。这样提高了压块521在叠加中的整体强度，避免了负荷组件5在起吊过程中因钢丝绳的晃动导致各压块521之间相对滑动。在本实施例中，各压块521均为压铁。这样使试验载荷的数值更加准确可靠。

进一步地，该托盘51的前、后侧壁上分别至少两个与该第一卸扣53对应设置的第一安装部件55，各该第一安装部件55与相应的第一卸扣53相铰接。该托盘51的左、右侧壁上分别至少两个与该第二卸扣54对应设置的第二安装部件56，各该第二安装部件56与相应的第二卸扣54相铰接。

该负荷试验装置的工作原理为：首先把防喷器吊机4下的第一钢丝绳43连接在托盘51的第一卸扣53上，防喷器吊机4起吊试验载荷到合适的高度，使套管辅张力系统的液压缸3下的第二钢丝绳31的最下端可以连接在托盘51两侧的第二卸扣54上，并连接第二钢丝绳31和第二卸扣54，操作防喷器吊机4，使试验载荷完全转移到套管辅张力系统的液压缸3上，撤销防喷器吊机4下的第一钢丝绳43对试验载荷的作用力。

请根据图4予以理解，本发明还提供了一种采用如上所述的负荷试验装置进行自升式平台套管辅张力系统的负荷试验的方法，该方法包括以下步骤：

步骤100，防喷器吊机4将负荷组件5起吊，使得负荷组件5的底面与悬臂梁基平面11之间的距离为1000mm-1200mm，其中负荷组件5的重量为该套管辅张力系统的安全工作载荷。

在实际的使用过程中，负荷组件5通过一防喷器滑移装置移动至防喷器吊机4的正下方，使得防喷器吊机4上的第一钢丝绳43能够方便与第一卸扣53连接。其中，滑移装置滑设于悬臂梁1的底部且位于悬臂梁1的左侧壁与右侧壁之间，能够沿着悬臂梁1的纵向方向移动。

在该步骤中，防喷器吊机4将负荷组件5起吊，使得负荷组件5的底面与悬臂梁基平面11之间的距离为1000mm，且使得该负荷组件5位于液压缸3的正下方。这样不仅方便操作人员将第二钢丝绳31连接至第二卸扣54上，且防止了试验载荷动荡不稳，避免了负荷组件5的底面距离悬臂梁基平面11过高时第二钢丝绳31断裂时出现的安全隐患，提高了负荷试验的可操作性和安全性。

步骤101，按下控制装置上的“蓄能器释放”按钮，使得该些液压缸3的活塞杆伸出，将该负荷组件5连接到该些液压缸3的活塞杆上，撤销防喷器吊机4对该负荷组件5的拉力且保持第一卸扣53与相应的第一钢丝绳43连接。

在该步骤中，各液压缸3的活塞杆的底端分别铰接有一第三卸扣32，各该第三卸扣32的钩部均穿设有一第二钢丝绳31，且每根该第二钢丝绳31的两端分别与相应的该负荷组件5的第二卸扣54的钩部相连接，使得负荷组件5连接到该些液压缸3的活塞杆上。

在本实施例中，采用上述负荷试验方法，保证了较高的安全性，操作简单，使得能够在狭小的操作空间内将试验载荷安全快速的作用在套管辅张力系统的液压缸3上，提高了负荷试验的可操作性和安全性，而且便于吊装操作，节约了试验成本。

步骤102，按下控制装置上的“蓄能器收紧”按钮，运用张力慢慢收回该些液压缸3的活塞杆。

步骤103，观察控制装置中显示的蓄能器、液压缸3的压力，当该压力达到预设定值，记录液压缸3的压力和液压缸3的活塞杆伸出的行程。

在该步骤中，采用上述负荷试验方法，能够确保该液压缸3的活塞杆的行程与压力值的稳定性，能够更加准确的验证套管辅张力系统在安全工作载荷136吨下，液压缸3能够伸出最大的行程，并能提供稳定的支撑力。且能够更加准确的验证套管辅张力系统在安全工作载荷136吨下，当关闭蓄能器时液压缸3的活塞杆不会发生移动，并能保持持续的张紧力。

步骤104，拆除钢丝绳、卸扣，移走负荷组件5，清理试验区。

进一步地，步骤100之前还包括以下步骤：

步骤1000，打开控制装置的电源开关，检查该电源是否为220V交流电源，若是，进入步骤1001。若交流电源不是220V，要对供电电路变压器进行检查，排除故障后，进入下一步。

步骤1001，启动控制装置，检测控制装置上显示的液压缸3的压力值是否为设定值，若是，进入步骤1002。控制面板上的压力值是预先设定的值，如果不能显示设定值，就是显示设备发生故障，要进行排查，正常后进行下一步。

步骤1002，检测蓄能器的关闭阀处于“打开”位置。

在本实施例中，采用上述步骤，能够确保该负荷试验方法的试验环境一切正常，提高了该套管辅张力系统的负荷试验的准确性和稳定性。

综上所述，本发明能够在狭小的操作空间内将试验载荷安全快速的作用在套管辅张力系统的液压缸上，提高了负荷试验的可操作性和安全性，而且便于吊装操作，节约了试验成本。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于自升式平台套管辅张力系统的负荷试验装置，该自升式平台包括一悬臂梁和一设于该悬臂梁顶部的钻台，该套管辅张力系统包括至少两个偶数个液压缸，且该液压缸铰接于该钻台的底部，其特征在于，该负荷试验装置包括一防喷器吊机和一负荷组件；

该防喷器吊机包括一大梁和一起吊装置，该大梁滑设于该悬臂梁的顶部且位于该悬臂梁的左侧壁与右侧壁之间，该大梁可沿该悬臂梁的纵向前后移动，该起吊装置滑设于该大梁上且可沿该大梁的横向左右移动，该起吊装置的底部连接有两根第一钢丝绳；

该负荷组件包括一托盘和设于该托盘内的重物，该托盘的前、后侧壁上分别铰接有至少两个间隔设置的第一卸扣，每根该第一钢丝绳的两端分别连接于相应的该第一卸扣上，该托盘的左、右侧壁上分别铰接有至少两个间隔设置的第二卸扣，该些第二卸扣用于与该些液压缸的活塞杆连接。

2.如权利要求1所述的负荷试验装置，其特征在于，该托盘包括一箱体，该箱体的内壁上还固定有一与该箱体的底板平行间隔设置的支撑板，该箱体的底板与该支撑板之间设有若干间隔设置的加强板，且该加强板的厚度方向所在的直线均与该底板的厚度方向所在的直线垂直。

3.如权利要求1所述的负荷试验装置，其特征在于，该重物包括两组压块，每组压块包括若干块压块，每块该压块的底面上设有一凹部，每块该压块的顶面上设有一凸部，每块该压块的凸部与相邻的该压块的凹部对应设置。

4.如权利要求3所述的负荷试验装置，其特征在于，各该压块均为压铁。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的负荷试验装置，其特征在于，该托盘的前、后侧壁上分别设有至少两个与该第一卸扣对应设置的第一安装部件，各该第一安装部件与相应的第一卸扣相铰接，该托盘的左、右侧壁上分别设有至少两个与该第二卸扣对应设置的第二安装部件，各该第二安装部件与相应的第二卸扣相铰接。

6.一种采用如权利要求1所述的负荷试验装置进行自升式平台套管辅张力系统的负荷试验的方法，该套管辅张力系统的液压缸的进油口与一蓄能器相连，该自升式平台还包括一设于悬臂梁侧壁上的控制装置，该控制装置用于控制蓄能器、液压缸的运行状态且用于显示蓄能器、液压缸的压力和行程，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S₁、防喷器吊机将负荷组件起吊，使得负荷组件的底面与悬臂梁基平面之间的距离为1000mm-1200mm，其中负荷组件的重量为该套管辅张力系统的安全工作载荷；

S₂、操作控制装置，使得该些液压缸的活塞杆伸出，将该负荷组件连接到该些液压缸的活塞杆上，撤销防喷器吊机对该负荷组件的拉力且保持第一卸扣与相应的第一钢丝绳连接；

S₃、操作控制装置，使得运用张力慢慢收回该些液压缸的活塞杆；

S₄、观察控制装置中显示的蓄能器、液压缸的压力，当该蓄能器的压力和该液压缸的压力达到预设定值，记录液压缸的压力和液压缸的活塞杆伸出的行程。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S₁之前还包括以下步骤：

S₁₁、打开控制装置的电源开关，检查电源是否为220V交流电源，若是，进入步骤S₁₂；

S₁₂、启动控制装置，检测控制装置上显示的液压缸的压力值是否为预设定值，若是，进入步骤S₁₃；

S₁₃检测蓄能器的关闭阀处于打开位置。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤S₁中，防喷器吊机将负荷组件起吊，使得负荷组件的底面与悬臂梁基平面之间的距离为1000mm，且使得该负荷组件位于液压缸的正下方。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤S₂中，各液压缸的活塞杆的底端分别铰接有一第三卸扣，各该第三卸扣的钩部均穿设有一第二钢丝绳，且每根该第二钢丝绳的两端分别与相应的该负荷组件的第二卸扣的钩部相连接，使得负荷组件连接到该些液压缸的活塞杆上。

10.如权利要求6-9中任意一项所述的方法，其特征在于，步骤S₄之后还包括以下步骤：

S₄₁、拆除钢丝绳、卸扣，移走负荷组件，清理试验区。