CN108797552B - 一种海上钻井平台用支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海上钻井平台用支撑装置，包括海底地基、立柱、防倾倒机构和数据检测机构，立柱固定插接在海底地基中，防倾倒机构设置在立柱底端，与立柱和海底地基连接，数据检测机构安装在立柱底部侧面。本发明可以对海底情况和立柱锈蚀情况作出监测并通过水声通信的方式发送给平台基地，且具有节约钢材的前提下提高海上钻井平台的稳定性的效果。

Description

一种海上钻井平台用支撑装置
技术领域
本发明属于海洋石油技术领域，具体涉及一种海上钻井平台用支撑装置。
背景技术
海底石油是埋藏于海洋底层以下的沉积岩及基岩中的矿产资源之一。海底石油(包括天然气)的开采始于20世纪初，但在相当长时期内仅发现少量的海底油田，直到60年代后期海上石油的勘探和开采才获得突飞猛进的发展。现在全世界已有100多个国家和地区在近海进行油气勘探，40多个国家和地区在150多个海上油气田进行开采，海上原油产量逐日增加，日产量已超过100万吨，约占世界总量的百分之25，海上钻井平台正是主要用于钻探井的海上结构物，海上钻井平台由于使用时海底暗流冲击力较大，环境因素复杂，为了提高稳定性，常常需要使用大量的不锈钢材，成本较高，且由于海水腐蚀性强，海上钻井平台的立柱难以避免地会遭到锈蚀，需要潜水员常常前往水下查看，费时费力，且海底的情况难以监测，容易带来安全隐患。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种海上钻井平台用支撑装置，对海底情况和立柱锈蚀情况作出监测发送给平台基地，且具有节约钢材的前提下提高海上钻井平台的稳定性的效果。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种海上钻井平台用支撑装置，包括海底地基、立柱、防倾倒机构和数据检测机构，立柱固定插接在海底地基中，防倾倒机构设置在立柱底端，与立柱和海底地基连接，数据检测机构安装在立柱底部侧面。
优选地，数据检测机构包括水下数据采集传输模块和水面数据收发模块，水下数据采集传输模块包括立柱锈蚀检测模块、海底流速测定模块、石英晶体谐振式传感器和水声通信模块，水声通信模块包括水下水声换能器、换能器驱动和数据处理模块，立柱锈蚀检测模块、海底流速测定模块和石英晶体谐振式传感器均固定安装在立柱底部侧表面，且均与数据处理模块电性连接，数据处理模块与换能器驱动电性连接，换能器驱动与水声换能器电性连接，水面数据收发模块包括水面水声换能器、发射信号驱动和数据整形模块，水面水声换能器通过声信号与水下水声换能器无线通信，发射信号驱动和数据整形模块均与水面水声换能器电性连接，且发射信号驱动和数据整形模块可连接至海上钻井平台基地中的计算机系统。
优选地，水下水声换能器和水面水声换能器的发射电压均响应级在26～34KHz内，SvL均大于140dB，且在水平方向无指向性，立柱锈蚀检测模块、海底流速测定模块和石英晶体谐振式传感器均采用串行口与数据处理模块连接。
优选地，防倾倒机构包括套接环，套接环上开设有多个通孔，多个通孔均滑动连接有第一钢绳，且第一钢绳的一端贯穿固定框的顶壁并固定连接在移动板的上端面上，移动板与固定框的内侧壁滑动连接，且固定框固定插接在海底地基上，移动板的下端固定连接有多个拉杆，且拉杆的另一端延伸到气缸内并固定连接在推板的上端面上，推板与气缸的内侧壁滑动连接，且气缸固定连接在固定框的内底壁上，固定框的外底壁固定连接有桩柱，且桩柱固定插接在海底地基上，移动板的上端转动连接有转动杆，且转动杆与转动筒的内侧壁螺纹连接，转动筒转动插接在固定框上，且转动筒的外侧壁固定连接有第三钢绳的一端，且第三钢绳的另一端绕过定滑轮固定连接在立柱的侧壁上，定滑轮转动连接在固定框上，第一钢绳的另一端活动贯穿固定环并固定连接在移动环的上端面上，固定环固定连接在支撑柱上，且支撑柱的上端固定连接在套接环的下端面上，支撑柱的下端延伸到限位管内并固定连接有第一弹簧的一端，第一弹簧的另一端固定连接在海底地基的上端面上，限位管固定连接在海底地基的上端面上，移动环活动套接在支撑柱上，且支撑柱的上端固定连接有抵杆，抵杆的另一端活动贯穿固定环并固定连接在抵板的下端面上，且抵板与套接环匹配设置。
优选地，第一钢绳的数量多于四个，且呈等距离环形分布，且推板的周向固定套接有一层密封膜。
优选地，抵板的上端呈圆弧装置结构，且抵板的上端设置有防滑纹，移动板的周向固定套接有一层橡胶垫，且橡胶垫的周向开设有防滑纹。
优选地，移动环的下端固定连接有第二钢绳的一端，且第二钢绳的另一端延伸到固定筒内并固定连接在移动块的上端面上，移动块的下端固定连接有第二弹簧的一端，第二弹簧的另一端固定连接在固定筒的内底壁上，移动块与固定筒的内侧壁滑动连接，且固定筒固定插接在海底地基上，固定筒上活动插接有多个固定杆，且固定杆位于固定筒外的一端固定连接有固定板，固定杆上缠绕有第三弹簧，第三弹簧的两端分别固定连接在固定杆的侧壁上和固定筒的外侧壁上，固定杆的另一端固定连接有第一磁铁，且第一磁铁的另一端抵触连接有第二磁铁，第二磁铁的另一端固定连接有锁杆，且锁杆的另一端依次贯穿固定筒和限位管的侧壁并延伸到限位管内，锁杆上缠绕第四弹簧，第四弹簧的两端分别固定连接在锁杆的侧壁上和固定筒的外侧壁上，支撑柱上开设有与锁杆相匹配的锁槽。
优选地，固定杆位于固定筒内的一端呈梯形结构，固定筒的内侧壁固定连接有多个限位块，限位块的数量多于六个，且呈等距离环形分布。
本发明有益效果是:
1、本发明通过设置立柱锈蚀检测模块、海底流速测定模块、石英晶体谐振式传感器、水声通信模块、水面水声换能器、发射信号驱动和数据整形模块，采集立柱锈蚀情况、海底水流速度情况和海底压力情况，通过水声通信的方式发送给平台基地以供监测，可以节约潜水员常常潜入水中检查立柱的时间和人力，并方便对水下的危险情况提前做出分析，提高安全性，水声通信不需要布置水下电缆，降低了施工难度，避免了水下电缆对潜水员工作时带来阻碍。
2、当立柱在水平方向上有倾倒趋势时，在水平方向上的第一钢绳会被带着运动，同一第一钢绳的运动，一端会拉动移动板向上运动，移动板的运动，一方面会通过拉杆拉动推板向上运动，从而通过增大气压，起到对第一钢绳防护的作用，以防止立柱的突然倾斜，导致第一钢绳的断裂，另一方面，会通过转动杆带着转动筒发生旋转，从而使得第三钢绳缠绕在转动筒上，从而拉紧第三钢绳，阻止立柱的倾斜，第一钢绳的另一端运动会拉动移动环向上运动，移动环的运动，一方面会通过抵杆带着抵板向上运动，从而抵板抵触套接环，进而达到阻止立柱的倾斜，另一方面，会拉动第二钢绳向上运动，第二钢绳的运动会拉着移动块向上运动，移动块的运动会推着固定杆向固定筒外运动，从而通过固定板对立柱进行抵触，阻止立柱的倾斜，由于第一磁铁和第二磁铁相互靠近的一侧相吸，随着固定杆的运动，会使得锁杆在第四弹簧作用下，向限位管内运动并进入锁槽中，对支撑柱进行锁定，防止支撑柱移动，当立柱在装置作用下，恢复到原来位置时，在弹簧和气压作用下，装置又恢复到原来位置，因此该装置能够达到对立柱提高稳固性、防倾倒的效果。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本发明的具体实施方式的结构示意图。
图2是本发明的具体实施方式的A处放大结构示意图。
图3是本发明的具体实施方式的B处放大结构示意图。
图4是本发明的具体实施方式的数据检测机构工作流程示意图。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
一种海上钻井平台用支撑装置，包括海底地基1、立柱2、防倾倒机构和数据检测机构，立柱2固定插接在海底地基1中，防倾倒机构设置在立柱2底端，与立柱2和海底地基1连接，数据检测机构安装在立柱2底部侧面。
具体的，数据检测机构包括水下数据采集传输模块和水面数据收发模块，水下数据采集传输模块包括立柱锈蚀检测模块、海底流速测定模块、石英晶体谐振式传感器和水声通信模块，水声通信模块包括水下水声换能器、换能器驱动和数据处理模块，立柱锈蚀检测模块、海底流速测定模块和石英晶体谐振式传感器均固定安装在立柱底部侧表面，且均与数据处理模块电性连接，数据处理模块与换能器驱动电性连接，换能器驱动与水声换能器电性连接，水面数据收发模块包括水面水声换能器、发射信号驱动和数据整形模块，水面水声换能器通过声信号与水下水声换能器无线通信，发射信号驱动和数据整形模块均与水面水声换能器电性连接，且发射信号驱动和数据整形模块可连接至海上钻井平台基地中的计算机系统，具体的，立柱锈蚀检测模块可选用锈蚀检测仪，海底流速测定模块可选用流速传感器。
具体的，水下水声换能器和水面水声换能器的发射电压均响应级在26～34KHz内，SvL均大于140dB，且在水平方向无指向性，可以保证在150米水深工作并且水面有效作用半径大于500米的信息可靠传输，立柱锈蚀检测模块、海底流速测定模块和石英晶体谐振式传感器均采用串行口与数据处理模块连接，提高信息传输的精确度。
具体的，防倾倒机构包括套接环3，套接环3上开设有多个通孔，多个通孔均滑动连接有第一钢绳4，且第一钢绳4的一端贯穿固定框23的顶壁并固定连接在移动板22的上端面上，移动板22与固定框23的内侧壁滑动连接，且固定框23固定插接在海底地基1上，移动板22的下端固定连接有多个拉杆24，且拉杆24的另一端延伸到气缸25内并固定连接在推板26的上端面上，推板26与气缸25的内侧壁滑动连接，且气缸25固定连接在固定框23的内底壁上，固定框23的外底壁固定连接有桩柱27，且桩柱27固定插接在海底地基1上，移动板22的上端转动连接有转动杆21，且转动杆21与转动筒20的内侧壁螺纹连接，转动筒20转动插接在固定框23上，且转动筒20的外侧壁固定连接有第三钢绳19的一端，且第三钢绳19的另一端绕过定滑轮固定连接在立柱2的侧壁上，定滑轮转动连接在固定框23上，第一钢绳4的另一端活动贯穿固定环5并固定连接在移动环8的上端面上，固定环5固定连接在支撑柱6上，且支撑柱6的上端固定连接在套接环3的下端面上，支撑柱6的下端延伸到限位管7内并固定连接有第一弹簧的一端，第一弹簧的另一端固定连接在海底地基1的上端面上，限位管7固定连接在海底地基1的上端面上，移动环8活动套接在支撑柱6上，且支撑柱6的上端固定连接有抵杆9，抵杆9的另一端活动贯穿固定环5并固定连接在抵板10的下端面上，且抵板10与套接环3匹配设置。
具体的，第一钢绳4的数量多于四个，且呈等距离环形分布，且推板26的周向固定套接有一层密封膜。
具体的，抵板10的上端呈圆弧装置结构，且抵板10的上端设置有防滑纹，移动板22的周向固定套接有一层橡胶垫，且橡胶垫的周向开设有防滑纹。
具体的，移动环8的下端固定连接有第二钢绳11的一端，且第二钢绳11的另一端延伸到固定筒12内并固定连接在移动块13的上端面上，移动块13的下端固定连接有第二弹簧的一端，第二弹簧的另一端固定连接在固定筒12的内底壁上，移动块13与固定筒12的内侧壁滑动连接，且固定筒12固定插接在海底地基1上，固定筒12上活动插接有多个固定杆14，且固定杆14位于固定筒12外的一端固定连接有固定板15，固定杆14上缠绕有第三弹簧，第三弹簧的两端分别固定连接在固定杆14的侧壁上和固定筒12的外侧壁上，固定杆14的另一端固定连接有第一磁铁16，且第一磁铁16的另一端抵触连接有第二磁铁17，第二磁铁17的另一端固定连接有锁杆18，且锁杆18的另一端依次贯穿固定筒12和限位管7的侧壁并延伸到限位管7内，锁杆18上缠绕第四弹簧，第四弹簧的两端分别固定连接在锁杆18的侧壁上和固定筒12的外侧壁上，支撑柱6上开设有与锁杆18相匹配的锁槽。
具体的，固定杆14位于固定筒12内的一端呈梯形结构，固定筒12的内侧壁固定连接有多个限位块，限位块的数量多于六个，且呈等距离环形分布。
该海上钻井平台用支撑装置投入使用后，将水面收据收发模块中的发射信号驱动与数据整形模块分别与平台基地中的计算机系统连接，水下数据采集传输模块中的立柱锈蚀检测模块对立柱的生锈和腐蚀情况进行检测，传输给数据处理模块，海底流速测定模块对海底的水流速度进行测定，传输给数据处理模块，石英晶体谐振式传感器对海底的压力变化进行检测，传输给数据处理模块，数据处理模块对上述数据做出信息数字化处理，传输给换能器驱动，换能器驱动驱动水下水声换能器将电信号转换为声信号，将信息传递给水面水声换能器，当计算机系统向水面数据收发模块要数据时，触发发射信号驱动，水面水声换能器将声信号转换为电信号，传输给数据整形模块，数据整形模块将接受到的信息进行数据整形打包，发送给计算机系统，钻井平台基地中的工作人员可以通过立柱锈蚀检测模块得知立柱的生锈和腐蚀情况，及时安排潜水员对立柱进行维修，且可以通过海底流速测定模块得知海底的水流速度，及时做出应对，石英晶体谐振式传感器则可以反映海底的水压变化，供工作人员分析并推测海底深处的震动，提前做出应对，保障海上钻井平台的工作安全。
当立柱2被水流冲击在水平方向上有倾倒趋势时，在水平方向上的第一钢绳4会被带着运动，同一第一钢绳4的运动，一端会拉动移动板22向上运动，移动板22的运动，一方面会通过拉杆24拉动推板26向上运动，从而通过增大气压，起到对第一钢绳4防护的作用，以防止立柱2的突然倾斜，导致第一钢绳4的断裂，另一方面，会通过转动杆21带着转动筒20发生旋转，从而使得第三钢绳19缠绕在转动筒20上，从而拉紧第三钢绳19，阻止立柱2的倾斜，第一钢绳4的另一端运动会拉动移动环8向上运动，移动环8的运动，一方面会通过抵杆9带着抵板10向上运动，从而抵板10抵触套接环3，进而达到阻止立柱2的倾斜，另一方面，会拉动第二钢绳11向上运动，第二钢绳11的运动会拉着移动块13向上运动，移动块13的运动会推着固定杆14向固定筒12外运动，从而通过固定板15对立柱2进行抵触，阻止立柱2的倾斜，由于第一磁铁16和第二磁铁17相互靠近的一侧相吸，随着固定杆14的运动，会使得锁杆18在第四弹簧作用下，向限位管7内运动并进入锁槽中，对支撑柱6进行锁定，防止支撑柱6移动，当立柱2在装置作用下，恢复到原来位置时，在弹簧和气压作用下，装置又恢复到原来位置，因此该装置能够达到对立柱2防倾倒的效果。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种海上钻井平台用支撑装置，其特征在于：包括海底地基(1)、立柱(2)、防倾倒机构和数据检测机构，立柱(2)固定插接在海底地基(1)中，防倾倒机构设置在立柱(2)底端，与立柱(2)和海底地基(1)连接，数据检测机构安装在立柱(2)底部侧面；
所述数据检测机构包括水下数据采集传输模块和水面数据收发模块，水下数据采集传输模块包括立柱锈蚀检测模块、海底流速测定模块、石英晶体谐振式传感器和水声通信模块，所述水声通信模块包括水下水声换能器、换能器驱动和数据处理模块，所述立柱锈蚀检测模块、海底流速测定模块和石英晶体谐振式传感器均固定安装在立柱底部侧表面，且均与数据处理模块电性连接，数据处理模块与换能器驱动电性连接，换能器驱动与水声换能器电性连接，所述水面数据收发模块包括水面水声换能器、发射信号驱动和数据整形模块，水面水声换能器通过声信号与水下水声换能器无线通信，发射信号驱动和数据整形模块均与水面水声换能器电性连接，且发射信号驱动和数据整形模块可连接至海上钻井平台基地中的计算机系统；
所述防倾倒机构包括套接环(3)，套接环(3)上开设有多个通孔，多个所述通孔均滑动连接有第一钢绳(4)，且第一钢绳(4)的一端贯穿固定框(23)的顶壁并固定连接在移动板(22)的上端面上，所述移动板(22)与固定框(23)的内侧壁滑动连接，且固定框(23)固定插接在海底地基(1)上，所述移动板(22)的下端固定连接有多个拉杆(24)，且拉杆(24)的另一端延伸到气缸(25)内并固定连接在推板(26)的上端面上，所述推板(26)与气缸(25)的内侧壁滑动连接，且气缸(25)固定连接在固定框(23)的内底壁上，所述固定框(23)的外底壁固定连接有桩柱(27)，且桩柱(27)固定插接在海底地基(1)上，所述移动板(22)的上端转动连接有转动杆(21)，且转动杆(21)与转动筒(20)的内侧壁螺纹连接，所述转动筒(20)转动插接在固定框(23)上，且转动筒(20)的外侧壁固定连接有第三钢绳(19)的一端，且第三钢绳(19)的另一端绕过定滑轮固定连接在立柱(2)的侧壁上，所述定滑轮转动连接在固定框(23)上，所述第一钢绳(4)的另一端活动贯穿固定环(5)并固定连接在移动环(8)的上端面上，所述固定环(5)固定连接在支撑柱(6)上，且支撑柱(6)的上端固定连接在套接环(3)的下端面上，所述支撑柱(6)的下端延伸到限位管(7)内并固定连接有第一弹簧的一端，第一弹簧的另一端固定连接在海底地基(1)的上端面上，所述限位管(7)固定连接在海底地基(1)的上端面上，所述移动环(8)活动套接在支撑柱(6)上，且支撑柱(6)的上端固定连接有抵杆(9)，所述抵杆(9)的另一端活动贯穿固定环(5)并固定连接在抵板(10)的下端面上，且抵板(10)与套接环(3)匹配设置。
2.根据权利要求1所述的一种海上钻井平台用支撑装置，其特征在于：所述水下水声换能器和水面水声换能器的发射电压均响应级在26～34KHz内，SvL均大于140dB，且在水平方向无指向性，立柱锈蚀检测模块、海底流速测定模块和石英晶体谐振式传感器均采用串行口与数据处理模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种海上钻井平台用支撑装置，其特征在于：所述第一钢绳(4)的数量多于四个，且呈等距离环形分布，且所述推板(26)的周向固定套接有一层密封膜。
4.根据权利要求1所述的一种海上钻井平台用支撑装置，其特征在于：所述抵板(10)的上端呈圆弧装置结构，且抵板(10)的上端设置有防滑纹，所述移动板(22)的周向固定套接有一层橡胶垫，且橡胶垫的周向开设有防滑纹。
5.根据权利要求1所述的一种海上钻井平台用支撑装置，其特征在于：所述移动环(8)的下端固定连接有第二钢绳(11)的一端，且第二钢绳(11)的另一端延伸到固定筒(12)内并固定连接在移动块(13)的上端面上，所述移动块(13)的下端固定连接有第二弹簧的一端，第二弹簧的另一端固定连接在固定筒(12)的内底壁上，所述移动块(13)与固定筒(12)的内侧壁滑动连接，且固定筒(12)固定插接在海底地基(1)上，所述固定筒(12)上活动插接有多个固定杆(14)，且固定杆(14)位于固定筒(12)外的一端固定连接有固定板(15)，所述固定杆(14)上缠绕有第三弹簧，第三弹簧的两端分别固定连接在固定杆(14)的侧壁上和固定筒(12)的外侧壁上，所述固定杆(14)的另一端固定连接有第一磁铁(16)，且第一磁铁(16)的另一端抵触连接有第二磁铁(17)，所述第二磁铁(17)的另一端固定连接有锁杆(18)，且锁杆(18)的另一端依次贯穿固定筒(12)和限位管(7)的侧壁并延伸到限位管(7)内，所述锁杆(18)上缠绕第四弹簧，第四弹簧的两端分别固定连接在锁杆(18)的侧壁上和固定筒(12)的外侧壁上，所述支撑柱(6)上开设有与锁杆(18)相匹配的锁槽。
6.根据权利要求1所述的一种海上钻井平台用支撑装置，其特征在于：所述固定杆(14)位于固定筒(12)内的一端呈梯形结构，所述固定筒(12)的内侧壁固定连接有多个限位块，限位块的数量多于六个，且呈等距离环形分布。
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