CN104790398A - 自升式海洋平台安全可控喷冲系统 - Google Patents
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Abstract
自升式海洋平台安全可控喷冲系统，属于海洋工程技术领域，包括海水舱、液压油箱、油水压力传递机构、液压动力站、变量液压泵、电接点压力表、电磁换向阀、液压截止阀、单向阀、桩、上喷冲阀、下喷冲阀、上喷冲管、下喷冲管、上喷冲截止阀、下喷冲截止阀、液压缸、水压缸和压力流量智能控制器，所述液压动力站上连接多组油水压力传递机构，油水压力传递机构的高压水出口上连接上喷冲管、下喷冲管，上喷冲管、下喷冲管分别与桩内的上喷冲阀、下喷冲阀上管路相连接，上喷冲管、下喷冲管分别安装有上喷冲截止阀、下喷冲截止阀。
Description
技术领域
本发明涉及自升式海洋平台安全可控喷冲系统，属于海洋工程技术领域。
背景技术
海上自升式平台比处于相同海水环境中的固定平台面临的风险更大，在所有类型的海洋移动平台中，自升式平台发生事故的频率最高，导致事故发生的主要原因都与土质条件有关，特别是多层土地质。其中三种事故情况受到重视：
其一：自升式平台插桩时，依靠平台自身重量加载，可能发生桩腿桩靴穿透上部硬土层，并在下伏软土层中快速沉降形成穿刺，导致平台结构受损，造成重大经济损失；
其二：自升式平台插桩时，可能发生桩腿桩靴插不进去，在风浪流的作用下，发生土体液化，产生地基淘空滑坡灾害。如2010年9月7日，胜利石油管理局作业三号平台作业时插桩深度仅为0.5米，遭遇“玛瑙”台风过境，风速7～8 级，阵风9 级，掀起的巨浪高达3.5～4.5m，导致平台发生倾斜事故，36人遇险，其中2人溺水死亡。事后总结教训，要求对桩脚未全部入泥的平台应采取防掏空措施，8级以上大风后应组织水下探摸，采取投沙等防范措施；
其三：自升式平台拔桩时，由于喷冲系统压力不足以克服桩靴底部吸附力和上部覆土重力，导致拔桩困难。历史上曾经发生过多起自升式钻井平台的拔桩事故，如胜利六号钻井平台，因喷冲系统不能发挥作用，桩靴底部的吸附力将平台牢牢地陷住，时间长达半年之久，海洋专家们研究了各种实施方案，都不能将其“解救”，最后在海军的帮助下才终将平台“挖掘”出来。
随着自升式平台的钻探区域向更深更广的区域拓展，尤其向边缘危险地带发展，事故发生的频率也在不断上升。在这种情况下，迫切需求开发一套自升式海洋平台安全可控喷冲系统，是一个急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供自升式海洋平台安全可控喷冲系统。
本发明要解决的问题是现有海洋平台拔插桩存在众多缺陷的不足。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
自升式海洋平台安全可控喷冲系统，包括海水舱、液压油箱、油水压力传递机构、液压动力站、变量液压泵、电接点压力表、电磁换向阀、液压截止阀、单向阀、桩、上喷冲阀、下喷冲阀、上喷冲管、下喷冲管、上喷冲截止阀、下喷冲截止阀、液压缸、水压缸和压力流量智能控制器，所述液压动力站上连接多组油水压力传递机构，油水压力传递机构的高压水出口上连接上喷冲管、下喷冲管，上喷冲管、下喷冲管分别与桩内的上喷冲阀、下喷冲阀上管路相连接，上喷冲管、下喷冲管分别安装有上喷冲截止阀、下喷冲截止阀。
所述液压动力站包括液压油箱、变量液压泵、电接点压力表、电磁换向阀相互连接而成，变量液压泵、电接点压力表与压力流量智能控制器相连接，使得流量和压力实现可调。
所述油水压力传递机构包括液压截止阀、单向阀、液压缸、水压缸和海水舱，液压缸、水压缸的伸缩杆相互连接，水压缸的进出水口管安装有两个并联的单向阀，一个连接进入上喷冲管、下喷冲管，另一个连接进入海水舱，从而实现自动抽水并形成高压，液压缸通过管路和电磁换向阀相连接实现动力的输入，液压缸的管路上安装有液压截止阀，实现动力输入的开关。
所述桩的桩靴上部对称安装有四个上喷冲阀，下部均布有六个下喷冲阀。
所述上喷冲截止阀、下喷冲截止阀和上喷冲阀、下喷冲阀的配合实现上下喷冲的切换作业。
所述水压缸呈气筒结构，单侧进出水。
所述液压动力站上连接有两组或四组油水压力传递机构，实现高压水的连续输出。
本发明的优点：针对不同的海底地质承载力情况，通过水液压力平稳安全转化调节，保证自升式钻井平台在预定作业井位“插得进，拔得出”，避免上述重大事故的发生，有效的防止了地基穿刺和平台倾斜带来倾覆事故，应具有广泛的市场前景。
附图说明
图1是本发明自升式海洋平台安全可控喷冲系统的整体示意图；
图2是本发明自升式海洋平台安全可控喷冲系统桩放大的示意图；
图中：1、海水舱 2、液压油箱 3、油水压力传递机构 4、液压动力站 5、变量液压泵 6、电接点压力表 7、电磁换向阀 8、液压截止阀 9、单向阀 10、桩 11、上喷冲阀 12、下喷冲阀 13、上喷冲管 14、下喷冲管 15、上喷冲截止阀 16、下喷冲截止阀 17、液压缸 18、水压缸 19、压力流量智能控制器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
自升式海洋平台安全可控喷冲系统，包括海水舱1、液压油箱2、油水压力传递机构3、液压动力站4、变量液压泵5、电接点压力表6、电磁换向阀7、液压截止阀8、单向阀9、桩10、上喷冲阀11、下喷冲阀12、上喷冲管13、下喷冲管14、上喷冲截止阀15、下喷冲截止阀16、液压缸17、水压缸18和压力流量智能控制器19，所述液压动力站4上连接多组油水压力传递机构3，提供动力水；油水压力传递机构3的高压水出口上连接上喷冲管13、下喷冲管14，上喷冲管13、下喷冲管14分别与桩10内的上喷冲阀11、下喷冲阀12上管路相连接，上喷冲管13、下喷冲管14分别安装有上喷冲截止阀15、下喷冲截止阀16。
所述液压动力站4包括液压油箱2、变量液压泵5、电接点压力表6、电磁换向阀7相互连接而成，变量液压泵5、电接点压力表6与压力流量智能控制器19相连接，使得流量和压力实现可调。
所述油水压力传递机构3包括液压截止阀8、单向阀9、液压缸17、水压缸18和海水舱1，液压缸17、水压缸18的伸缩杆相互连接，水压缸18的进出水口管安装有两个并联的单向阀9，一个连接进入上喷冲管13、下喷冲管14，另一个连接进入海水舱1，从而实现自动抽水并形成高压，液压缸17通过管路和电磁换向阀7相连接实现动力的输入，液压缸17的管路上安装有液压截止阀8，实现动力输入的开关。
所述桩10的桩靴上部对称安装有四个上喷冲阀11，下部均布有六个下喷冲阀12,使其具备插桩和拔桩的双重功能，向上喷为拔桩，向下喷为插桩。
所述上喷冲截止阀15、下喷冲截止阀16和上喷冲阀11、下喷冲阀12的配合实现上下喷冲的切换作业。
所述水压缸18呈气筒结构，单侧进出水；压力流量智能控制器19为现有通用型的液压控制系统，具有较高的可靠性。
所述液压动力站4上连接有两组或四组油水压力传递机构3或者更多组，根据实际情况而定，实现高压水的连续输出。
工作原理：启动变量液压泵5，通过电磁换向阀7将压力油供入油水压力传递机构3，电磁换向阀7的不断换向，可以推动液压油缸17水平往复运动，从而完成从海水舱吸水和排水的动作。根本排水量的大小要求，压力传递机构3可以设置两组以上。
当插桩时，打开下喷冲截止阀16，排出的水通过下喷冲管14和下喷冲阀12而喷出。由于变量液压泵5供出的压力油可以通过电接点压力表6和压力流量智能控制器19调节流量和压力的大小，进而使得喷出水的压力和流量大小可调控，这样就避免了目前桩靴喷冲系统仅靠水泵工作的缺陷，水泵不但压力有限，不能克服喷冲阻力，而且水泵流量不可调节，在遇有坚硬土层时，通过变量液压泵5的小流量高压输出喷冲水，可缓慢均衡地破坏坚硬土层，避免依靠水泵大流量喷冲造成桩靴刺穿后的地基破坏。当拔桩时，打开下喷冲截止阀16和上喷冲截止阀15，排出的水通过下喷冲管14和上喷冲管13分别进入下喷冲阀12和上喷冲阀11而喷出，由于变量液压泵5可以将流量变小而喷冲压力变大，从而可以完全克服桩靴的地基吸附力和上部覆土压力，解决目前水泵喷冲压力不足的缺陷。
Claims (7)
1.自升式海洋平台安全可控喷冲系统，包括海水舱（1）、液压油箱（2）、油水压力传递机构（3）、液压动力站（4）、变量液压泵（5）、电接点压力表（6）、电磁换向阀（7）、液压截止阀（8）、单向阀（9）、桩（10）、上喷冲阀（11）、下喷冲阀（12）、上喷冲管（13）、下喷冲管（14），上喷冲截止阀（15）、下喷冲截止阀（16）、液压缸（17）、水压缸（18）和压力流量智能控制器（19），其特征是：所述液压动力站（4）上连接多组油水压力传递机构（3），油水压力传递机构（3）的高压水出口上连接上喷冲管（13）、下喷冲管（14），上喷冲管（13）、下喷冲管（14）分别与桩（10）内的上喷冲阀（11）、下喷冲阀（12）上管路相连接，上喷冲管（13）、下喷冲管（14）分别安装有上喷冲截止阀（15）、下喷冲截止阀（16）。
2.根据权利要求1所述的自升式海洋平台安全可控喷冲系统，其特征是：所述液压动力站（4）包括液压油箱（2）、变量液压泵（5）、电接点压力表（6）、电磁换向阀（7）相互连接而成，变量液压泵（5）、电接点压力表（6）与压力流量智能控制器（19）相连接，使得流量和压力实现可调。
3.根据权利要求1所述的自升式海洋平台安全可控喷冲系统，其特征是：所述油水压力传递机构（3）包括液压截止阀（8）、单向阀（9）、液压缸（17）、水压缸（18）和海水舱（1），液压缸（17）、水压缸（18）的伸缩杆相互连接，水压缸（18）的进出水口管安装有两个并联的单向阀（9），一个连接进入上喷冲管（13）、下喷冲管（14），另一个连接进入海水舱（1），从而实现自动抽水并形成高压，液压缸（17）通过管路和电磁换向阀（7）相连接实现动力的输入，液压缸（17）的管路上安装有液压截止阀（8），实现动力输入的开关。
4.根据权利要求1所述的自升式海洋平台安全可控喷冲系统，其特征是：所述桩（10）的桩靴上部对称安装有四个上喷冲阀（11），下部均布有六个下喷冲阀（12）。
5.根据权利要求1所述的自升式海洋平台安全可控喷冲系统，其特征是：所述上喷冲截止阀（15）、下喷冲截止阀（16）和上喷冲阀（11）、下喷冲阀（12）的配合实现上下喷冲的切换作业。
6.根据权利要求1所述的自升式海洋平台安全可控喷冲系统，其特征是：所述水压缸（18）呈气筒结构，单侧进出水。
7.根据权利要求1所述的自升式海洋平台安全可控喷冲系统，其特征是：所述液压动力站（4）上连接有两组或四组油水压力传递机构（3），实现高压水的连续输出。
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