CN104831980A - 一种半潜式钻井平台专用塔架及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半潜式钻井平台专用塔架及安装方法，包括内塔架、外塔架及塔座，内塔架固定设置在塔座上表面中心位置，外塔架设置在塔座上表面内塔架外侧。在综合考虑经济、高效、场地设备等因素的情况下，提出一种将传统的半潜式钻井平台上塔架在安装过程中进行拆分，将其分为外塔架及内塔架，同时在外塔架及内塔架的安装过程中将外塔架及内塔架以上、下两大模块对接合拢的工艺方法，达到上、下模块的完好对接合拢，实现高效合拢，达到缩短建造周期的目的，同时保证了塔架整体结构的稳定性不变。

Description

一种半潜式钻井平台专用塔架及安装方法

技术领域

本发明涉及半潜式钻进平台领域，尤其涉及一种半潜式钻井平台专用塔架及安装方法。

背景技术

半潜式钻井平台又称立柱稳定式钻井平台。大部分浮体没于水面下的一种小水线面的移动式钻井平台，是从坐底式钻井平台演变而来的。由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。此外，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接。在下体间的连接支撑，一般都设在下体的上方，这样，当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力。

平台上设有钻井机械设备、器材和生活舱室等，供钻井工作用。平台本体高出水面一定高度，以免波浪的冲击。下体或浮箱提供主要浮力，沉没于水下以减小波浪的扰动力。平台本体与下体之间连接的立柱，具有小水线面的剖面，主柱与主柱之间相隔适当距离，以保证平台的稳性，所以又有立柱稳定式之称。

半潜式钻井平台的类型有多种，其主要差别在于水下浮体的式样与数目，按下体的式样，大体上可分为沉箱式和下体式两类。沉箱式是将几根立柱布置在同一个圆周上，每一根立柱下方设一个下体，称为沉箱。沉箱的剖面有圆形、矩形、靴形。沉箱的数目，亦即立柱的数目，有三个、四个、五个不等。下体式中最常见的是两根鱼雷形的下体分列左右，每根下体上的立柱数可以有两根、三根、四根。下体的剖面有圆形、矩形、或四角有圆弧的矩形。为了减小平台在移位时的水阻力，将下体的首尾两端做成流线型体。最常见的是双下体型和四下体型还有环型下体式，是用四根立柱支承平台本体，立柱下方支承于一个圆形剖面有十二边的环形下体上。此种型式根据模型试验表明耐波性较好，但阻力较大。

由于半潜式钻井平台在波浪上的运动n向应较小，在几种钻井平台中得到很大发展，在海洋工程中，不仅可用于钻井，其他如生产平台、铺管船，供应船、海上起重船等都可采用。随着海洋开发逐渐由浅水向深水发展，这类平台的应用，将会日渐增多，诸如油与气的贮存，离岸较远的海上工厂，海上电站等都将是半潜式平台的发展领域。在保证半潜式钻井平台的稳定性的方面，其上表面的塔架设置显得尤为重要。生产作业过程中同时具备塔架的建造的简易并使塔架本身结构具备良好的稳定可靠性能是在塔架建造过程的难点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种建造步骤简单，将塔架整体进行拆分，实现建造过程的简易，同时造组装过程中进行严格的管控，保证其整体结构的稳固性的技术方案：

一种半潜式钻井平台专用塔架，包括内塔架、外塔架及塔座，内塔架固定设置在塔座上表面中心位置，外塔架设置在塔座上表面内塔架外侧。

内塔架包括：格构柱A、纵向桁架、纵向桁架、横向桁架、水平支撑拉索、竖向支撑拉索和吊梁A，所述格构柱、纵向桁架和竖向斜拉索形成支撑框架作为纵向抗侧力体系，格构柱、横向桁架和竖向斜拉索形成横向抗侧力框架，拉索和横向桁架组成平面支撑体系。

外塔架包括：格构柱B、纵向塔柱斜撑连接桁架、横向外塔柱连接桁架、斜撑桁架、平面支撑桁架、空间支撑桁架、横向支撑拉索、吊梁B，所述吊梁B传给外塔柱再传给外塔架基础,格构柱A、纵向塔柱斜撑连接桁架、斜撑桁架、平面支撑桁架和空间支撑桁架形成纵向抗侧力体系，格构柱、横向外塔柱连接桁架和横向支撑拉索形成横向抗侧力框架。

其安装方法包括以下步骤：

（1）安装预处理，安装前，均应仔细检查构件是否有变形或连接处有损伤。若有损伤或者变形应该及时矫正、加固或者更换；

（2）内塔架分段划分，将内塔架从中部划分为上分段和下分段；

（3）外塔架分段划分，将外塔架从中部划分为上分段和下分段；

（4）吊装，按照B轴线整体钢架 → C 轴线刚架 → BC 轴之间联系桁架 → D 轴线钢架→ CD 轴之间联系桁架 → E 轴线钢架 → DE 轴之间联系桁架 → 吊梁的顺序，采用600吨龙门吊进行翻身合拢，并进行焊接安装；

（5）操作平台搭设，在塔架主体结构安装完后，完善塔架顶部的操作平台，平台要求采用满堂脚手架，周边有栏杆，边上兜安全网，从平台上提升梁面有梯子上下。

    作为优选，步骤(4)中，在吊装前必须仔细复测基础，确认无误后再进行安装，做到塔架就位准确，同时应检查组装好的24m 柱有无较大变形、旁弯等情况。

作为优选，步骤(4)中，在吊装单榀塔架结构件的同时，设置伴绳，配合作业；安装就位后，设置揽风绳并立即将拉索安装就位。

作为优选，步骤(4)中，起吊之前在下一钩连接部位设置简易的安全操作平台，同时将上下爬梯安装牢靠，以便于后序高空作业。

本发明的有益效果在于：

本发明在综合考虑经济、高效、场地设备等因素的情况下，提出一种将传统的半潜式钻井平台上塔架在安装过程中进行拆分，将其分为外塔架及内塔架，同时在外塔架及内塔架的安装过程中将外塔架及内塔架以上、下两大模块对接合拢的工艺方法，达到上、下模块的完好对接合拢，实现高效合拢，达到缩短建造周期的目的，同时保证了塔架整体结构的稳定性不变。

附图说明

图1为本发明的内塔架俯视图；

图2为本发明的内塔架侧视图；

图3为本发明的外塔架俯视图；

图4为本发明的外塔及拉索布置侧视图；

图5为本发明的外塔及拉索布置左视图；

图6为本发明的内塔架上分段结构示意图；

图7为本发明的内塔架下分段结构示意图；

图8为本发明的外塔架上分段结构示意图；

图9为本发明的外塔架下分段结构示意图；

图10为塔架安装示意图；

图11为塔顶作业平台搭设示意图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

如图1~5所示，半潜式钻井平台专用塔架，包括内塔架、外塔架及塔座，内塔架固定设置在塔座上表面中心位置，外塔架设置在塔座上表面内塔架外侧。

内塔架包括：格构柱A、纵向桁架、纵向桁架、横向桁架、水平支撑拉索、竖向支撑拉索和吊梁A，所述格构柱、纵向桁架和竖向斜拉索形成支撑框架作为纵向抗侧力体系，格构柱、横向桁架和竖向斜拉索形成横向抗侧力框架，拉索和横向桁架组成平面支撑体系。

外塔架包括：格构柱B、纵向塔柱斜撑连接桁架、横向外塔柱连接桁架、斜撑桁架、平面支撑桁架、空间支撑桁架、横向支撑拉索、吊梁B，所述吊梁B传给外塔柱再传给外塔架基础,格构柱A、纵向塔柱斜撑连接桁架、斜撑桁架、平面支撑桁架和空间支撑桁架形成纵向抗侧力体系，格构柱、横向外塔柱连接桁架和横向支撑拉索形成横向抗侧力框架。

塔架设计应按照安全、高效的要求，根据GM4000类型半潜式平台的结构形式特点，将提升塔架分为内、外塔架两个部分，分别对其整体结构进行设计验算，列出结构周期、内外塔架各构件最大应力比、吊梁挠度、塔架支座反力等内容。根据设计吊重荷载、塔架支座反力和构件内力，对平台船体上吊点的节点板和销子、塔架预埋件以及塔架各典型节点等局部结构进行设计验算。

其安装方法包括以下步骤：

（1）安装预处理，安装前，均应仔细检查构件是否有变形或连接处有损伤。若有损伤或者变形应该及时矫正、加固或者更换。

（2）内塔架分段划分，如图6，图7所示，将内塔架从中部划分为上分段和下分段。

（3）外塔架分段划分，如图8，图9所示，将外塔架从中部划分为上分段和下分段。

（4）吊装，如图10所示，按照B轴线整体钢架 → C 轴线刚架 → BC 轴之间联系桁架 → D 轴线钢架→ CD 轴之间联系桁架 → E 轴线钢架 → DE 轴之间联系桁架 → 吊梁的顺序，采用600吨龙门吊进行翻身合拢，并进行焊接安装。在吊装前必须仔细复测基础，确认无误后再进行安装，做到塔架就位准确，同时应检查组装好的24m 柱有无较大变形、旁弯等情况。在吊装单榀塔架结构件的同时，设置伴绳，配合作业；安装就位后，设置揽风绳并立即将拉索安装就位。起吊之前在下一钩连接部位设置简易的安全操作平台，同时将上下爬梯安装牢靠，以便于后序高空作业。

（5）操作平台搭设，在塔架主体结构安装完后，完善塔架顶部的操作平台，如图11所示，平台要求采用满堂脚手架，周边有栏杆，边上兜安全网，从平台上提升梁面有梯子上下。

在综合考虑经济、高效、场地设备等因素的情况下，提出一种将传统的半潜式钻井平台上塔架在安装过程中进行拆分，将其分为外塔架及内塔架，同时在外塔架及内塔架的安装过程中将外塔架及内塔架以上、下两大模块对接合拢的工艺方法，达到上、下模块的完好对接合拢，实现高效合拢，达到缩短建造周期的目的，同时保证了塔架整体结构的稳定性不变。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (5)

1.一种半潜式钻井平台专用塔架，其特征在于：包括内塔架、外塔架及塔座，所述内塔架固定设置在塔座上表面中心位置，外塔架设置在塔座上表面内塔架外侧；

所述内塔架包括：格构柱A、纵向桁架、纵向桁架、横向桁架、水平支撑拉索、竖向支撑拉索和吊梁A，所述格构柱、纵向桁架和竖向斜拉索形成支撑框架作为纵向抗侧力体系，格构柱、横向桁架和竖向斜拉索形成横向抗侧力框架，拉索和横向桁架组成平面支撑体系；

所述外塔架包括：格构柱B、纵向塔柱斜撑连接桁架、横向外塔柱连接桁架、斜撑桁架、平面支撑桁架、空间支撑桁架、横向支撑拉索、吊梁B，所述吊梁B传给外塔柱再传给外塔架基础,格构柱A、纵向塔柱斜撑连接桁架、斜撑桁架、平面支撑桁架和空间支撑桁架形成纵向抗侧力体系，格构柱、横向外塔柱连接桁架和横向支撑拉索形成横向抗侧力框架。

2.实现权利要求1所述的一种半潜式钻井平台专用塔架的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）安装预处理，安装前，均应仔细检查构件是否有变形或连接处有损伤；若有损伤或者变形应该及时矫正、加固或者更换；

（2）内塔架分段划分，将内塔架从中部划分为上分段和下分段；

（3）外塔架分段划分，将外塔架从中部划分为上分段和下分段；

（4）吊装，按照B轴线整体钢架 → C 轴线刚架 → BC 轴之间联系桁架 → D 轴线钢架→ CD 轴之间联系桁架 → E 轴线钢架 → DE 轴之间联系桁架 → 吊梁的顺序，采用600吨龙门吊进行翻身合拢，并进行焊接安装；

（5）操作平台搭设，在塔架主体结构安装完后，完善塔架顶部的操作平台，平台要求采用满堂脚手架，周边有栏杆，边上兜安全网，从平台上提升梁面有梯子上下。

3.根据权利要求2所述的一种半潜式钻井平台专用塔架的安装方法,其特征在于：所述步骤(4)中，在吊装前必须仔细复测基础，确认无误后再进行安装，做到塔架就位准确，同时应检查组装好的24m 柱有无较大变形、旁弯等情况。

4.根据权利要求1所述的一种半潜式钻井平台专用塔架的安装方法,其特征在于：所述步骤(4)中，在吊装单榀塔架结构件的同时，设置伴绳，配合作业；安装就位后，设置揽风绳并立即将拉索安装就位。

5.根据权利要求1所述的一种半潜式钻井平台专用塔架的安装方法,其特征在于：所述步骤(4)中，起吊之前在下一钩连接部位设置简易的安全操作平台，同时将上下爬梯安装牢靠，以便于后序高空作业。