CN109208563B - 自升式钻井平台的维修方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自升式钻井平台的维修方法，用以维修悬臂梁上的钻台滑道及钻台的支腿，包括步骤：解除钻台与悬臂梁之间的束缚；将钻台向上顶升以使钻台的支腿脱离悬臂梁上的钻台滑道；对已发生变形的钻台滑道和/或钻台支腿进行修复。本发明采用了原位修复钻台滑道的方法，整个修复过程中，钻台仅被向上顶升一定的距离，钻台贯穿悬臂梁的电缆、钻台跳接软管，以及部分的钻台设备（如：鼠洞、管子坡道）等均不需要拆除，节省了大型吊机的费用及拆装电缆、管理和设备等费用，缩短了维修工期，降低了安全风险，降低了作业成本。

Description

自升式钻井平台的维修方法

技术领域

本发明涉及一种自升式钻井平台维修方法，尤其涉及悬臂梁上钻台滑道、及钻台的支腿的维修方法。

背景技术

自升式钻井平台大多数采用悬臂梁悬出来进行钻井作业。悬臂梁是钻井平台的关键部件之一，不仅对它的强度要求高，还对刚度和耐磨性要求高，在建造的过程中对精度要求非常高。其中钻台由四条支腿支撑在悬臂的钻台滑道上，并且钻台可以沿钻台滑道进行左右滑动。因此，对悬臂梁的钻台滑道的建造精度和刚度要求非常高，一旦精度或刚度达不到要求，就会导致钻台的四条支腿受力不均甚至会有其中一条腿悬空不受力的状态，严重影响钻井的作业安全。这种情况下就必须对悬臂梁的钻台滑道和钻台的支腿进行修复。即使在建造时悬臂梁钻台滑道精度和刚度均能达到要求，在长期的钻井作业中，钻台在悬臂梁钻台滑道上来回滑动，仍然会对悬臂梁钻台滑道和钻台的支腿磨损，不可能整个钻台滑道和四条支腿的磨损程度完全一样。因此，悬臂梁钻台滑道和钻台的支腿在长期使用后仍然需要进行修复。

修复最直接的方式是把钻台从悬臂梁上吊装到地面上，修复后再吊装上去。这种方式需要拆除钻台上大量的高压泥浆管，贯穿全船的电缆、钻台与悬臂梁连接软管以及部分设备等。其中，高压泥浆管的造价很高拆除成本较高，拆除周期长，费用高。并且吊装设备的使用成本也比较高，存在比较大的吊装安全的风险。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明在于提供一种自升式钻井平台维修方法，以解决现有技术中维修难度大，成本过高等问题。

针对上述技术问题，本发明提出一种自升式钻井平台的维修方法，用以维修悬臂梁上的钻台滑道及钻台的支腿，包括步骤：解除钻台与悬臂梁之间的束缚；将钻台向上顶升以使钻台的支腿脱离悬臂梁上的钻台滑道；对已发生变形的钻台滑道和/或钻台支腿进行修复。

在优选方案中，还包括步骤：预设一支撑件，将顶升后的钻台放置于支撑件上。

在优选方案中，所述支撑件包括支架和可相对于支架分离的垫块，在顶升钻台之前，先将支架放置在钻台的下方，并在钻台上放置千斤顶对钻台进行顶升，然后在支架上放置垫块，使顶升后的钻台放置于所述垫块上，并且垫块与所述支架进行固定连接。

在优选方案中，在钻台顶升之前，预先在钻台左右舷大梁的底面选取多个支撑位，使所述千斤顶作用在各支撑位处将钻台顶起，并在钻台顶升之后，将所述垫块垫在每个支撑位的下方。

在优选方案中，还包括步骤：在解除钻台与悬臂梁之间的束缚之前，先将钻井平台的悬臂梁向外滑出，然后将钻台滑移到悬臂梁左右任意一侧进行钻台顶升。

在优选方案中，在钻台顶升之前，对钻台支腿和钻台滑道的变形情况进行测量。

在优选方案中，在钻台顶升之后，对悬臂梁钻台滑道在自由状态下的变形情况进行精度测量，获得钻台滑道的变形量数据，结合该变形量数据和悬臂梁的工况进行有限元分析，获得钻台滑道的变形修复数据；根据所述钻台滑道的变形修复数据对钻台滑道进行修复。

在优选方案中，在钻台顶升之后，对钻台支腿的变形情况进行精度测量，获得钻台支腿的变形量数据，结合该变形量数据、钻台重心位置和钻台支腿位置进行有限元分析，获得每一个支腿的变形修复数据；根据每一个支腿的变形修复数据，对每一个支腿进行修复。

在优选方案中，对钻台支腿修复之后，还包括：步骤a、将钻台下落至悬臂梁的钻台滑道上，并使钻台位于钻台滑道的中部；步骤b、对钻台支腿进行受力大小的验证；步骤c、测量每个钻台支腿上的受力大小，通过每个钻台支腿的受力大小与理论受力大小进行比较，获得每个钻台支腿的变形误差；步骤d、如果任意一个钻台支腿存在变形误差，则从钻台滑道的中部再次顶升钻台，依据所述变形误差并对钻台支腿进行精准修复；重复以上步骤a至步骤d直至每个钻台支腿受力大致相同。

在优选方案中，步骤d中对支腿进行精准修复的步骤具体包括：对受力大的支腿进行减薄处理或对受力小的支腿进行加厚处理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用了原位修复钻台滑道的方法，整个修复过程中，钻台仅被向上顶升一定的距离，钻台贯穿悬臂梁的电缆、钻台跳接软管，以及部分的钻台设备（如：鼠洞、管子坡道）等均不需要拆除，节省了大型吊机的费用及拆装电缆、管理和设备等费用，缩短了维修工期，降低了安全风险，降低了作业成本。

附图说明

图1是本实施例自升式钻井平台维修方法的流程图。

图2是本实施例钻台底部的结构示意图。

图3是本实施例钻台与悬臂梁配合的结构示意图。

图4是本实施例钻台与悬臂梁配合的另一结构示意图。

附图标记说明如下：2、悬臂梁；21、钻台滑道；22、钻台滑道连接结构；3、钻台；311、左舷大梁；312、右舷大梁；32、支腿；33、钻台过渡肘板；301、支撑位；41、低压管路；42、高压管路；43、液压管路；44、泥浆回流槽和落水槽。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

参阅图1，本实施例提供一种自升式钻井平台的维修方法，以对悬臂梁上的钻台滑道，及钻台的支腿进行修复，该维修方法包括：

步骤S10，解除钻台与悬臂梁之间的束缚。

步骤S20，将钻台向上顶升以使钻台的支腿脱离悬臂梁上的钻台滑道。

步骤S30，对已发生变形的钻台滑道和/或钻台支腿进行修复。

本实施例整个修复过程中，钻台仅被向上顶升一定的距离，钻台贯穿悬臂梁的电缆、钻台跳接软管，以及部分的钻台设备（如：鼠洞、管子坡道）等均不需要拆除，节约了修复周期，降低了作业成本。

需要说明的是，在钻台顶升之前，对钻台支腿和钻台滑道的变形情况进行测量，根据该测量结果判断钻台滑道和/或钻台支腿是否发生变形，从而确定是否进行维修。

参阅图2至图4，并结合图1，在上述步骤S10中，由于钻台3与悬臂梁2具有滑动连接关系，需解除钻台支腿32与悬臂梁2上的钻台滑道21之间的束缚，才便于接下来对钻台3进行顶升。

在实施上述步骤S20时，可在实施上述步骤S10之前，即解除钻台3与悬臂梁2之间的束缚之前，先将钻井平台的悬臂梁2向外滑出，然后将钻台3滑移到悬臂梁2左右任意一侧进行钻台3顶升，以腾出钻台3下方的空间，同时还避免了钻台3位于悬臂梁2中部位置时悬臂梁2的A/B大梁以及钻台滑道连接结构22的干涉而导致支架无法顶升钻台3，便于进行后续的钻台3顶升及维修操作。

在实施上述步骤S20时，当钻台3滑动至悬臂梁2的一侧之后或之前，可预先在钻台3左右舷大梁311、312的底面选取多个支撑位301，支撑位301作为钻台3顶升过程中的施力位，也作为钻台3顶升之后的支撑点。进一步地，本实施例的左右舷大梁311、312各分布三个支撑位301，在该位置拆除的管路较少，既避免了钻台3下方的空间由于布线和设备占用的限制，又保证了钻台3被顶升过程的平衡。

在其他实施例中，支撑位301还可以设置四个或八个等，以能平衡支撑钻台3即可。

如图2所示，钻台3底部设有左舷大梁311和右舷大梁312，以及沿左右舷大梁311、312向下延伸的四个支腿32。钻台3下方布设有低压管路41、高压管路42、液压管路43和钻台过渡肘板33等。其中，高压管路42采用的对焊连接，一旦建造完成就无法再次进行拆卸，因此，支撑位301必须要避开高压管路42所在位置，其余管线位置尽可能避开，实在无法避开的可以临时拆除，维修完成以后再进行安装。

钻台过渡肘板33所在位置看起来可以作为支撑位，但是，如图3和图4所示，钻台过渡肘板33的斜度非常大，并且其下方有无法拆除的高压管路42和悬臂梁2上的泥浆回流槽和落水槽44，下面无法布置千斤顶，因此，这几处位置均无法进行支撑。

在实施上述步骤S20时，在选取钻台3支撑位301之后，可预设一支撑件，帮助布设用于顶升的千斤顶以及将顶升后的钻台3放置于支撑件上。

该支撑件可包括支架和可相对于支架分离的垫块，千斤顶放置于支架上，待千斤顶将钻台3顶升之后，在钻台3和支架之间放置垫块，通过垫块将顶升后的钻台3支撑于支架上。 具体地，支架上的千斤顶作用在钻台3底面的各支撑位301处以将钻台3顶起，顶升后的钻台3底座与钻台滑道21的间隙不小于50mm，并在钻台3顶升之后，将该垫块垫在每个支撑位301的下方，同时撤除千斤顶，把垫块与支架进行固定连接。较优地，分布钻台3左右舷大梁311、312底部外侧的支撑位301为顶升位置，该四个支撑位301均设置两个千斤顶，两个千斤顶通过交替顶升将钻台3上移一定的高度，随后撤除一未顶升的千斤顶并在其位置上设置垫块，使钻台3的重量落于该垫块上，最后撤除另外一千斤顶，完成钻台3的顶升动作，垫块与支架进行焊接固定；同时，在本步骤顶升钻台3之后，钻台滑道21处于自由状态。

需要说明的是，作为海工超大设备之一的自升式钻井平台，应根据风险分析的方法采用极端恶劣天气的工况对支架进行设计，使支撑件适应于以下条件：

第一，钻台3承载着钻井的控制及主要钻井设备，且自重近千吨，因而，支撑件需具较高的备垂向承载能力。

第二，钻台3上的井架高度大，在海边的风力比较大，存在很大的风载荷，因而支撑件需具备很高的抗风能力。在实际维修过程中，可能要2~3个月的维修工期，期间可能有任何的恶劣天气出现，根据船厂的历史极端天气情况，设计工况为12级风，风速设计为36m/s，经计算仅钻台3风载就达到454kN，加上钻台3自身的风载，设计要求钻台3的每个支腿32均需要最大可承受500kN的水平风载。

第三，由于钻台3和悬臂梁2布置的限制，支撑件无法布置在平台的主甲板上，而码头支撑地面与钻台3支点的距离约16.3米，支撑件需具有一定的高度，为了适应该高度，采用桁架结构的支撑件以达到屈曲强度和屈服强度的要求。

第四，钻台3下方遍布高压管线、电缆和设备等，支撑件与钻台3的接触尺寸受到较大的限制。

综合以上四种因素，本实施例的支撑件需具有抗屈曲强度能力大，抗弯能力大，其与钻台3的接触面尺寸小的特点。

为了适合上述条件，本实施例的支撑件包括：结构对称的两支架；每个支架包括底部结构和顶部结构。底部结构为下宽上窄的桁架结构，其顶部具有一连杆；顶部结构包括三个竖直的支撑柱，每个支撑柱的底端与底部结构顶部的连杆固定连接，每个支撑柱的顶面支撑钻台3的左舷大梁311或右舷大梁312，底部结构顶部的连杆将三只支撑柱的支点结构连接起来，以使支架具有足够的抗弯曲能力和抗屈曲能力。

较优地，通过有限元分析确定支撑件的高度，同时对各个支架进行精准设计和校核，使各个支架满足强度的要求。

此外，支撑件作为顶升工装，理论上其自身的高度是越低越好，但是实际上支撑件的高度受潮汐、码头高度等因素的影响，会存在一个最小值，最小值的大小与潮汐大小和码头高度均有关，根据气隙的要求，以平台船底板距海平面10m~12m的距离为宜。

在其他实施例中，支撑件也可以是一个整体构件，其需满足上述强度的要求即可。

在实施上述步骤S30时，包括对钻台滑道21的修复和对钻台支腿32的修复，该两部分的修复可以同时进行，也可以分别进行。

在对钻台滑道21的修复的步骤中，其包括：先对悬臂梁2钻台滑道21在自由状态下的变形情况进行精度测量，获得钻台滑道21的变形量数据，结合该变形量数据和悬臂梁的工况进行有限元分析，获得钻台滑道21的变形修复数据；然后，根据该钻台滑道21的变形修复数据对钻台滑道21进行修复。

其中，该悬臂梁的工况包括受钻台3影响下悬臂梁2自身的变形，如平台宽度方向内侧、外侧不同的变形量，利用有限元分析确定外侧钻台滑道21和内侧钻台滑道21的高度差。

在对钻台支腿32的修复的步骤中，其包括：在钻台3顶升之后，对钻台支腿32的变形情况进行精度测量，获得钻台支腿32的变形量数据，结合该变形量数据、钻台3重心位置和钻台支腿32位置进行有限元分析，获得每一个支腿32的变形修复数据；然后，根据每一个支腿32的变形修复数据，对每一个支腿32进行修复。

进一步地，进行上述对钻台支腿32修复之后，还包括：

步骤a、将钻台3下落至悬臂梁2的钻台滑道21上，并使钻台3位于钻台滑道21的中部。

步骤b、对钻台支腿32进行受力大小的验证。

步骤c、测量每个钻台支腿32上的受力大小，通过每个钻台支腿32的受力大小与理论受力大小进行比较，获得每个钻台支腿32的变形误差。

步骤d、如果任意一个钻台支腿32存在变形误差，则从钻台滑道21的中部再次顶升钻台3，依据所述变形误差并对钻台支腿32进行精准修复。

重复以上步骤a至步骤d直至每个钻台支腿32受力大致相同。

较优地，上述步骤d中，对支腿32进行精准修复具体包括：对受力大的支腿32进行减薄处理或对受力小的支腿32进行加厚处理。具体地，该处理可以通过在支腿32增加不同厚度的垫板进行，垫板采用塞焊的形式焊接在四个支腿32底部来调整四个支腿32的高度，以达到四条支腿32受力基本一致。

在实际操作中，如果维修前能够判断钻台支腿32无变形，可以省略步骤S30中对钻台支腿32进行修复的步骤。

在实际操作中，如果维修前能够判断钻台滑道21无变形，可以省略步骤S30中对钻台滑道21进行修复的步骤。

进一步地，本实施例步骤S30之后还包括：进行悬臂梁2负载实验，以验证修复后的钻台滑道21是否满足作业要求。

本发明采用了原位修复钻台滑道的方法，节省了大型吊机的费用及拆装电缆、管理和设备等费用，缩短了维修工期，降低了安全风险。

虽然已参照以上典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种自升式钻井平台的维修方法，用以维修悬臂梁上的钻台滑道及钻台的支腿，其特征在于，包括步骤：

解除钻台与悬臂梁之间的束缚；

将钻台向上顶升以使钻台的支腿脱离悬臂梁上的钻台滑道；对已发生变形的钻台滑道和/或钻台支腿进行修复；

在钻台顶升之后，对悬臂梁钻台滑道在自由状态下的变形情况进行精度测量，获得钻台滑道的变形量数据，结合该变形量数据和悬臂梁的工况进行有限元分析，获得钻台滑道的变形修复数据；

根据所述钻台滑道的变形修复数据对钻台滑道进行修复。

2.如权利要求1所述的维修方法，其特征在于，还包括步骤：

预设一支撑件，将顶升后的钻台放置于支撑件上。

3.如权利要求2所述的维修方法，其特征在于，所述支撑件包括支架和可相对于支架分离的垫块，在顶升钻台之前，先将支架放置在钻台的下方，并在钻台上放置千斤顶对钻台进行顶升，然后在支架上放置垫块，使顶升后的钻台放置于所述垫块上。

4.如权利要求3所述的维修方法，其特征在于，在钻台顶升之前，预先在钻台左右舷大梁的底面选取多个支撑位，使所述千斤顶作用在各支撑位处将钻台顶起，并在钻台顶升之后，将所述垫块垫在每个支撑位的下方。

5.如权利要求1所述的维修方法，其特征在于，还包括步骤：

在解除钻台与悬臂梁之间的束缚之前，先将钻井平台的悬臂梁向外滑出，然后将钻台滑移到悬臂梁左右任意一侧进行钻台顶升。

6.如权利要求1所述的维修方法，其特征在于，在钻台顶升之前，对钻台支腿和钻台滑道的变形情况进行测量。

7.如权利要求1所述的维修方法，其特征在于，

在钻台顶升之后，对钻台支腿的变形情况进行精度测量，获得钻台支腿的变形量数据，结合该变形量数据、钻台重心位置和钻台支腿位置进行有限元分析，获得每一个支腿的变形修复数据；

根据每一个支腿的变形修复数据，对每一个支腿进行修复。

8.如权利要求7所述的维修方法，其特征在于，

对钻台支腿修复之后，还包括：

步骤a、将钻台下落至悬臂梁的钻台滑道上，并使钻台位于钻台滑道的中部；

步骤b、对钻台支腿进行受力大小的验证；

步骤c、测量每个钻台支腿上的受力大小，通过每个钻台支腿的受力大小与理论受力大小进行比较，获得每个钻台支腿的变形误差；

步骤d、如果任意一个钻台支腿存在变形误差，则从钻台滑道的中部再次顶升钻台，依据所述变形误差并对钻台支腿进行精准修复；

重复以上步骤a至步骤d直至每个钻台支腿受力大致相同。

9.如权利要求8所述的维修方法，其特征在于，步骤d中对支腿进行精准修复的步骤具体包括：对受力大的支腿进行减薄处理或对受力小的支腿进行加厚处理。

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