CN105672231A - 一种自升式钻井平台用桩靴结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自升式钻井平台用桩靴结构，包括桩靴本体、锥点以及位于桩靴本体中心处的中心管，锥点呈倒锥台结构且位于桩靴本体的底部中心处并套设于中心管外，桩靴本体由第一桩靴组件、第二桩靴组件、第三桩靴组件组成；第二桩靴组件及第三桩靴组件与第一桩靴组件的结构基本相同，唯一不同点在于第三桩靴组件还包括一围井通道。与现有技术相比，本发明桩靴结构平均分成结构基本相同的三个部分，且均使用平面结构，使桩靴制造难度下降，同时设计了锥点以起到增强自升式钻井平台抗滑的能力。

Description

一种自升式钻井平台用桩靴结构

技术领域

本发明涉及海洋工程装备，特别涉及一种自升式钻井平台用桩靴结构。

背景技术

自升式钻井平台主要由平台主船体、桩腿和桩基等组成。桩基作为直接与海底土壤接触的承重结构，既要承受平台自身重量和作业载荷，还要能够保证平台的在站桩过程中的稳定性。因此桩基结构是关乎平台安全的重要构件。

按海底地貌和土质的不同，桩基主要可分为插桩型、沉垫型和桩靴型。插桩型的桩腿下端具有较小的支承面，甚至略带锥型，以适应较硬的海底，但不适用于软土地区。沉垫型是将几根桩腿的下端固定到一个大沉垫上，适用于软地基区域，但海底必须是平坦的，且在风暴状态下容易产生掏空和滑移。桩靴型是在每一根桩腿的下端附装一桩脚箱，亦称为箱型，与插桩型相比既保证了一定的桩基入泥深度，又可以增大海底支承面积；同时多个桩靴之间互相独立，可以在海底土壤不平的区域作业。

桩靴的形状和尺寸取决于平台的重量和作业载荷，平台越重、载荷越大，所需配备的桩靴尺寸也就越大。因为在相同的地质条件下，桩靴尺寸越大，所能获得的地基承载力就越大，桩靴的入泥深度也会越小，但与此同时拔桩的难度也会相应增加。因此,选择合适的平台桩基型式和尺寸,使其既满足平台承载力要求又能保障安全拔桩是非常重要的。

传统的桩靴多采用“飞碟型”桩靴结构，这种结构的缺点在于其由于桩靴自身的形状结构问题使得桩靴的制造难度加大。同时，传统的桩靴还存在其他诸多的缺点，如桩靴的结构使得自升式钻井平台的抗滑能力不能满足作业需求等。所以，基于以上传统桩靴的诸多缺点，需要对桩靴的结构进行一定的改进。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题而设计出了不同结构形式的桩靴，使得制造难度大大降低，同时该桩靴的底部设置有锥点，使得整个自升式钻井平台的抗滑能力加强。

本发明的目的是这样实现的：

一种自升式钻井平台用桩靴结构，包括桩靴本体、锥点以及位于桩靴本体中心处的中心管，所述锥点呈倒锥台结构且位于所述桩靴本体的底部中心处并套设于所述中心管外，所述桩靴本体由第一桩靴组件、第二桩靴组件、第三桩靴组件组成；

所述第一桩靴组件包括第一上底板、第一下底板以及位于所述桩靴本体外围且位于所述第一上底板和第一下底板之间的第一中间侧板，所述第一中间侧板由第一中间前侧板、第一中间左侧板和第一中间右侧板组成；所述第一上底板和第一下底板间设置有第一围壁、与所述第一围壁平行设置且长度短于第一围壁的第一隔板、以及与第一围壁垂直设置的第一长肋板，所述第一长肋板的一端与中心管连接而另一端与所述第一中间前侧板的中心连接，所述第一围壁及第一隔板的两端分别与第一中间左侧板和第一中间右侧板连接；

所述第二桩靴组件及第三桩靴组件均具有与第一桩靴组件相同的上述结构，所述第一桩靴组件与第二桩靴组件的连接处设置有第一短肋板，所述第二桩靴组件与第三桩靴组件的连接处设置有第二短肋板，所述第三桩靴组件与第一桩靴组件的连接处设置有第三短肋板，所述第一短肋板、第二短肋板及第三短肋板的一端均与所述中心管连接；

所述第三桩靴组件中设置有被第三围壁、第三长肋板和所述第三短肋板包围的围井通道。

上述的一种自升式钻井平台用桩靴结构，其中，所述第二桩靴组件包括第二中间左侧板和第二中间右侧板，所述第三桩靴组件包括第三中间左侧板和第三中间右侧板，所述第一中间右侧板和所述第二中间左侧板的连接处设置有第一支腿弦杆，所述第二中间右侧板和第三中间左侧板的连接处设置有第二支腿弦杆，所述第三中间右侧板和所述第一中间左侧板的连接处设置有第三支腿弦杆。

上述的一种自升式钻井平台用桩靴结构，其中，所述第一短肋板和第二短肋板、第二短肋板和第三短肋板、第三短肋板和第一长短板之间的夹角均为120°。

上述的一种自升式钻井平台用桩靴结构，其中，所述第二桩靴组件包括第二上底板和第二下底板，所述第三桩靴组件包括第三上底板和第三下底板，所述第一上底板、第二上底板和第三上底板的坡角均相同，第一下底板、第二下底板和第三下底板的坡角也均相同且小于第一上底板的坡角。

上述的一种自升式钻井平台用桩靴结构，其中，所述锥点的底部呈六边形结构，所述六边形结构的中心处设置有与中心管相连接的中心环，所述六边形结构内还设置有六个均匀分布的肋板，所述六个肋板的一端与所述六边形结构的六个顶点一一对应连接，另一端与所述中心管连接。

上述的一种自升式钻井平台用桩靴结构，其中，所述中心管由下部中心管和上部中心管组成，所述下部中心管和上部中心管的连接处位于所述锥点内，且所述下部中心管的厚度大于所述上部中心管的厚度。

本发明的有益效果如下：

桩靴结构在设计中将结构平均分为三个部分，每部分的圆心角为120°，而且三部分的结构大致相同，因此受力面设计更加趋于受力均匀，并且组成桩靴的每一块组件都是平面结构，与传统的“飞碟型”桩靴相比，大大降低了建造难度。同时，桩靴底部设置有锥点，该设计增加了钻井平台的抗滑能力，降低在浅桩靴插入情况下平台结构滑移的风险，如在沙土或非常硬的粘土中插桩。

附图说明

图1是本发明桩靴结构的第一立体图；

图2是本发明桩靴结构的第二立体图

图3是本发明桩靴结构的剖视图；

图4是图3沿A-A面的剖视图；

图5是本发明锥点的仰视图；

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步说明。

本发明公开了一种自升式钻井平台用桩靴结构，如图1所述，本发明的桩靴结构呈钻石型，桩靴结构的横截面如图3所示，在图3中，桩靴结构横截面的外切圆半径为8300mm，内切圆半径为5950mm。

桩靴包括由第一桩靴组件1、第二桩靴组件2和第三桩靴组件3组成的桩靴本体10、中心管4以及锥点5。中心管4位于桩靴本体10的中心处，且其呈圆筒形。

第一桩靴组件1和第二桩靴组件2具有相同的结构特征，第三桩靴组件3与其他两个桩靴组件的结构特征基本相同，唯一不同的地方在于：第三桩靴组件3中设置有一围井通道6。该围井通道6的半径为530mm，其作用在于在桩靴进行维修时，可以为出入和通风提供方便。

如图1、图2和图3所示，第一桩靴组件1包括第一上底板11、第一下底板12以及位于桩靴本体10外围且位于第一上底板11和第一下底板12之间的第一中间侧板13，第一中间侧板13由第一中间前侧板131、第一中间左侧板132和第一中间右侧板133组成。第一上底板11和第一下底板12间设置有第一围壁14、第一隔板15以及第一长肋板16，第一隔板15的长度比第一围壁14短且与第一围壁14平行设置，第一长肋板16与第一围壁14垂直设置。第一长肋板16的一端与中心管4连接而另一端与第一中间前侧板131的中心连接，第一围壁14的两端分别与第一中间左侧板132和第一中间右侧板133连接，第一隔板15的两端分别也分别与第一中间左侧板132和第一中间右侧板133连接。

第一桩靴组件1与第二桩靴组件2的连接处设置有第一短肋板17，第二桩靴组件2与第三桩靴组件3的连接处设置有第二短肋板21，第三桩靴组件3与第一桩靴组件1的连接处设置有第三短肋板31，第一短肋板17、第二短肋板21及第三短肋板31的一端均与中心管4连接。也就是说，第一短肋板17被第一桩靴组件1与第二桩靴组件2所共用、第二短肋板21被二桩靴组件2与第三桩靴组件3所共用，第三短肋板31被第三桩靴组件3与第一桩靴组件1共用。如此，第一桩靴组件1、第二桩靴组件2和第三桩靴组件3就围绕着中心管4形成了本发明的桩靴本体10。

值得注意的是，本发明桩靴结构中的第一长肋板和第二长肋板、第二长肋板和第三长肋板、第三长肋板和第一长肋板之间的夹角均为120°，第一短肋板和第二短肋板、第二短肋板和第三短肋板、第三短肋板和第一长短板之间的夹角均为120°。这样，将桩靴结构设计成均等的三个部分，使得受力面的受力更加的均匀。

与第一桩靴组件1相同，第二桩靴组件2也包括第二上底板、第二下底板、第二中间左侧板及第二中间右侧板，第三桩靴组件3包括第三上底板、第三下底板、第三中间左侧板和第三中间右侧板。

第一中间右侧板133和第二中间左侧板的连接处设置有第一支腿弦杆7，第二中间右侧板和第三中间左侧板的连接处设置有第二支腿弦杆8，第三中间右侧板和第一中间左侧板132的连接处设置有第三支腿弦杆9。

第一上底板11、第二上底板和第三上底板的坡角为10°，第一下底板12、第二下底板和第三下底板的坡角为8°。在桩靴设计过程中，由第一下底板12、第二下底板和第三下底板所组成的桩靴下底板直接接触海底，桩靴下底板面上承载力明显大于由第一上底板11、第二上底板和第三上底板所组成的上底板，因此桩靴下底板与支腿弦杆连接处采用EQ51钢材，桩靴上底板与支腿弦杆连接处采用DH36钢板，并且下底板上布置了大量的T型材，上底板上布置强度小于T型材的球扁钢。

此处，更进一步的说明围井通道6的具体位置，其被第三桩靴组件3的第三围壁、第三长肋板和第三短肋板31所包围，且其设置在第三上底板和第三下底板之间，围井通道的一端会超出第三上底板，另一端则位于第三桩靴组件3的内部。

本发明相较于现有技术的有一特征在于其在桩靴本体10底部设置了一锥点5，该锥点5的作用为增加自升式钻井平台的防滑能力。请参阅图5，以下具体的剖析锥点5的结构，锥点5呈倒锥台结构且位于桩靴底部中心处并套设于中心管4外。锥点5的顶部形状与桩靴本体10底部形状完全相同，这样的设计可以保证锥点顶部与桩靴本体10底部之间实现较好的力传递。锥点5的底部的厚度为80mm且呈六边形结构51，六边形结构51的外径为500mm，六边形结构51的中心处设置有与中心管4相连接的中心环52，六边形结构51内还设置有六个均匀分布的肋板53，六个肋板53的一端与六边形结构的六个顶点一一对应连接，另一端与中心管4连接。需要注意的是，六个肋板53分布的位置与桩靴结构内部的三块长肋板和三块短肋板一一对应，六块肋板53两两之间呈60°。

中心管4由下部中心管41和上部中心管42组成，下部中心管41和上部中心管42的连接处位于锥点5内，下部中心管41的长度为500mm、厚度为50mm，上部中心管42的长度为3870mm，厚度为35mm。

与现有技术相比，本发明具有两个方面的优势：第一，其制造难度相比一般传统的桩靴低；第二，桩靴结构中锥点5的设计使得整个自升式钻井平台的抗滑能力增强了。由于在设计桩靴的过程之中，将桩靴本体10分成了结构基本相同的第一桩靴组件1、第二桩靴组件2和第三桩靴组件3，这样能够使得桩靴本体10的受力面受力更加的均匀，并且组成桩靴本体10的每一块组件都是平面结构，基于以上原因，本发明的桩靴相比较传统的桩靴，如“飞碟型”桩靴，其制造的难度大大的降低。同时，在本发明中，在桩靴的底部设置了一锥点5，该锥点的作用在于：当自升式钻井平台在浅桩靴插入的情况时，如在沙土或者非常硬的粘土之中，自升式钻井平台的滑移风险更低。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (6)

1.一种自升式钻井平台用桩靴结构，其特征在于，包括桩靴本体、锥点以及位于桩靴本体中心处的中心管，所述锥点呈倒锥台结构且位于所述桩靴本体的底部中心处并套设于所述中心管外，所述桩靴本体由第一桩靴组件、第二桩靴组件、第三桩靴组件组成；

所述第一桩靴组件包括第一上底板、第一下底板以及位于所述桩靴本体外围且位于所述第一上底板和第一下底板之间的第一中间侧板，所述第一中间侧板由第一中间前侧板、第一中间左侧板和第一中间右侧板组成；所述第一上底板和第一下底板间设置有第一围壁、与所述第一围壁平行设置且长度短于第一围壁的第一隔板、以及与第一围壁垂直设置的第一长肋板，所述第一长肋板的一端与中心管连接而另一端与所述第一中间前侧板的中心连接，所述第一围壁及第一隔板的两端分别与第一中间左侧板和第一中间右侧板连接；

所述第二桩靴组件及第三桩靴组件均具有与第一桩靴组件相同的上述结构，所述第一桩靴组件与第二桩靴组件的连接处设置有第一短肋板，所述第二桩靴组件与第三桩靴组件的连接处设置有第二短肋板，所述第三桩靴组件与第一桩靴组件的连接处设置有第三短肋板，所述第一短肋板、第二短肋板及第三短肋板的一端均与所述中心管连接；

所述第三桩靴组件中设置有被第三围壁、第三长肋板和所述第三短肋板包围的围井通道。

2.如权利要求1所述的一种自升式钻井平台用桩靴结构，其特征在于，所述第二桩靴组件包括第二中间左侧板和第二中间右侧板，所述第三桩靴组件包括第三中间左侧板和第三中间右侧板，所述第一中间右侧板和所述第二中间左侧板的连接处设置有第一支腿弦杆，所述第二中间右侧板和第三中间左侧板的连接处设置有第二支腿弦杆，所述第三中间右侧板和所述第一中间左侧板的连接处设置有第三支腿弦杆。

3.如权利要求1所述的一种自升式钻井平台用桩靴结构，其特征在于，所述第一短肋板和第二短肋板、第二短肋板和第三短肋板、第三短肋板和第一长短板之间的夹角均为120°。

4.如权利要求1所述的一种自升式钻井平台用桩靴结构，其特征在于，所述第二桩靴组件包括第二上底板和第二下底板，所述第三桩靴组件包括第三上底板和第三下底板，所述第一上底板、第二上底板和第三上底板的坡角均相同，第一下底板、第二下底板和第三下底板的坡角也均相同且小于第一上底板的坡角。

5.如权利要求1所述的一种自升式钻井平台用桩靴结构，其特征在于，所述锥点的底部呈六边形结构，所述六边形结构的中心处设置有与中心管相连接的中心环，所述六边形结构内还设置有六个均匀分布的肋板，所述六个肋板的一端与所述六边形结构的六个顶点一一对应连接，另一端与所述中心管连接。

6.如权利要求1所述的一种自升式钻井平台用桩靴结构，其特征在于，所述中心管由下部中心管和上部中心管组成，所述下部中心管和上部中心管的连接处位于所述锥点内，且所述下部中心管的板厚大于所述上部中心管的板厚。