CN113216122B - 一种适用于极地的钻井平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于极地的钻井平台，包括平台本体（1）和桩腿（6），还包括设在平台本体（1）上的门式起重机（2）、甲板起重机（3）和钻井塔（5），所述平台本体（1）可活动地安装在桩腿（6）上；所述桩腿（6）外侧还装有破冰装置，所述破冰装置包括破冰刀（11）、缓冲装置（12）、金属壳（13）、转轴（14）、破冰支柱（15）、液压升降柱一（16）、液压升降柱二（17）和固定支座（18）。本发明的适用于极地的钻井平台，桩腿外层的破冰装置各个部件与设置在破冰装置上的缓冲装置能够协同作用，一方面可对极地海面上的各种浮冰同时进行全方位的有效破坏，另外一方面有效减少各种浮冰对平台桩腿的破坏，保证平台的正常运作。

Description

一种适用于极地的钻井平台

技术领域

本发明属于海洋工程装备领域，涉及一种适用于极地的钻井平台。

背景技术

自20世纪50年代起，在能源消耗总量中，油气始终占据首位，引起了生产方式的革命，创造了空前文明成果，使世界进人了“石油时代”。石油供应关系到国家经济和军事保障，影响到发展战略，与其他矿产资源相比，石油带有更多的战略物资的色彩。海上油田的采油量已达到世界总采油量的20%左右。海洋石油开采已经进行了几十年，相关的油田井区一大部分已经无法使用，或者由于再次开发增产需要重新投入更大，所以好多平台已经废弃，从而导致大量的固定式平台分布在海上，而且一部分还影响了相关的航线运行，这些平台由于年久缺乏维护，加之结构设计寿命问题以及一些油井未进行完全的封堵作业，存在着巨大的安全隐患和污染隐患。由于长年冰冻，尽管极地海底蕴藏着丰富的石油资源，资源开发仍然受限。因此，设计一种适用于极地，并且方便拆卸避免浪费的海上钻井平台具有重要意义。

中国专利申请公布号为CN 109487765 A，名称为《冰区海洋平台桩腿主动破冰装置及破冰方法》的发明专利，所描述的是是一种冰区海洋平台桩腿主动破冰装置及破冰方法。海洋平台桩腿是在潮差带上方设置有集缆器和三条圆形轨道的桩腿，基座一侧自上而下设置有上动轮，中动轮和下动轮，基座依靠动轮安置在海洋平台桩腿轨道上，基座另一侧下部设置有与下动轮连接的驱动电机，上部连接着主臂尾部，主臂和副臂首尾相连，副臂的首部连接破冰基座，破冰基座上设置有破冰主机，破冰主机下方安装有破冰钻头，所述基座、主臂、副臂和破冰主机两两之间都设置有液压器和脐带缆，基座顶部还与海洋平台桩腿上的集缆器上的脐带缆连通。该发明专利对于环境有较多浮冰或有较大浮冰时不能进行同时多方位的有效的破冰，同时该装置并未设置有效的缓冲装置，海上浮冰大多是有一定的速度，当破冰装置与浮冰接触时，破冰装置会受到较大的反作用力，这会对破冰装置以及桩腿造成不小的影响。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明的目的是要提供一种适用于极地的钻井平台，平台本体可沿着桩腿上下移动，桩腿安装的破冰装置可对海上浮冰进行破坏，避免桩腿被浮冰破坏，为钻井平台的正常作业提供良好的环境。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

本发明的适用于极地的钻井平台，包括平台本体1和桩腿6，还包括设在平台本体1上的门式起重机2、甲板起重机3和钻井塔5，所述平台本体1可活动地安装在桩腿6上，可沿着桩腿6上下移动；

所述桩腿6外侧还装有破冰装置，所述破冰装置包括破冰刀11、缓冲装置12、金属壳13、转轴14、破冰支柱15、液压升降柱一16、液压升降柱二17和固定支座18；

所述的固定支座18固定在桩腿6的外侧距离海面一定高度的位置，固定支座18上垂直装有液压升降柱二17，金属壳13设在固定支座18下方，固定支座18通过液压升降柱二17与下面的金属壳13连接；

所述的金属壳的四周等距安装四对破冰支柱15，各个破冰支柱15上同时安装有相同的液压升降柱一16，每对液压升降柱一16之间通过转轴14相连；所述的四个转轴14上分别安装有破冰刀11；转轴14与电机可通过齿轮传动的方式带动破冰刀旋转进行破冰；

所述的破冰支柱15上的每对液压升降柱一16由不同的电机控制，可实现每个桩腿上进行不同方向、不同距离的同时破冰；液压升降柱二17、转轴14分别与不同的电机相连，以达到分别控制的效果，使得整个破冰装置可以实现在作业高度、水平位置上的调整，当有多个桩腿时，在每个桩腿上分别安装在同样的破冰装置。

所述的固定支座18与桩腿6之间设置有缓冲装置12。缓冲装置可以选用液压缓冲器。

优选地，

本发明中，所述桩腿6上端贯穿平台本体1，下端可固定在海底。

本发明中，所述的桩腿6侧面设有齿条10，平台本体1上设有与齿条10对应的齿轮。平台本体1可以通过齿轮沿着桩腿6上的齿条10上下移动调整位置。

本发明中，所述平台本体1表面设置滑道9，门式起重机2可活动地安装在滑道9上，可沿着滑道9移动。

本发明中，所述平台本体1上设有六个甲板起重机3，分别安装在平台本体1表面的六个位置。

本发明中，所述平台本体1上还设有活动室4、太阳能板7和停机坪8，所述活动室4安装在平台本体1表面，所述太阳能板7和停机坪8安装在活动室4顶部。

本发明的适用于极地的钻井平台，具有如下技术效果：

1.平台主体可沿桩腿上下移动，在风浪较大时可向上移动，避免海浪的影响。当需要吊运作业时，平台主体可沿着桩腿向下移动，方便起重机吊运货物。

2.平台主体可沿桩腿向上脱离，通过运输双体船将平台主体运送到其他开采区进行使用，避免资源的浪费。

3.桩腿外层的破冰装置各个部件与设置在破冰装置上的缓冲装置能够协同作用，一方面可对极地海面上的各种浮冰同时进行全方位的有效破坏，另外一方面有效减少各种浮冰对平台桩腿的破坏，保证平台的正常运作。

附图说明

图1为本实施例的极地钻井平台的俯视图。

图2为本实施例的极地钻井平台的正视图。

图3为本实施例的极地钻井平台破冰装置正视图。

图4为本实施例的极地钻井平台破冰装置俯视图。

图5为本实施例的极地钻井平台桩腿结构图。

图中，1、平台本体；2、门式起重机；3、甲板起重机；4、活动室；5、钻井塔；6、桩腿；7、太阳能板；8、停机坪；9、滑道；10、齿条；11、破冰刀；12、缓冲装置；13、金属壳；14、转轴；15、破冰支柱；16、液压升降柱一；17、液压升降柱二；18、固定支座。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1-图5所示，

本发明的适用于极地的钻井平台，包括平台本体1和桩腿6，还包括设在平台本体1上的门式起重机2、甲板起重机3和钻井塔5；

所述平台本体可活动地安装在所述桩腿上，可沿着桩腿上下移动。当风浪较大时，平台本体可沿着桩腿向上移动到一个较高位置来躲避风浪的作用。所述平台本体里有储存仓，用于储存石油。

所述桩腿上端贯穿所述平台本体，下端固定在海底，用于支撑整个平台。工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。所述桩腿采用桁架型桩腿，采用齿轮、齿条传动。桩腿侧面设有齿条，平台本体通过平台上的齿轮在桩腿上的齿条上的运动以实现平台的升降。

所述平台本体表面设置一对平行的滑道，所述门式起重机可活动地安装在所述滑道上，并可沿着所述滑道移动，用于吊运平台本体上和停靠在平台下方船舶上的货物。所述甲板起重机安装在所述平台本体上，其作用与门式起重机类似，用于调运各种货物。

所述平台本体上设有六个甲板起重机，分别安装在平台本体表面的六个位置。

所述活动室安装在所述平台本体上，为平台上的工作人员提供必要的生活场所。所述太阳能板和停机坪安装在所述活动室顶部，为设备提供电能以及方便人员的调动。

所述钻井塔安装在所述平台本体上，用于开采海洋底部蕴藏的石油资源，是具有一定高度和跨度的金属桁架。在钻井过程中，用于安放和悬挂提升系统，承受钻具重量，存放钻杆或钻铤等。

所述桩腿6外侧还装有破冰装置，所述破冰装置包括破冰刀11、缓冲装置12、金属壳13、转轴14、破冰支柱15、液压升降柱一16、液压升降柱二17和固定支座18；

破冰装置的各个部件具体连接组成如下：

1.固定支座固定在桩腿的外侧距离海面一定高度的位置，固定支座上垂直装有四个液压升降柱二，金属壳设在固定支座下方，固定支座通过液压升降柱二与下面的金属壳连接。

2.金属壳的四周等距安装四对破冰支柱，各个破冰支柱上同时安装有相同的液压升降柱一，每对液压升降柱一之间通过转轴相连。

3.破冰刀分别安装在四个转轴上，转轴与电机可通过齿轮传动的方式带动破冰刀旋转进行破冰。

4.四对破冰支柱上的每对液压升降柱一由不同的电机控制，可实现每个桩腿上进行不同方向、不同距离的同时破冰。液压升降柱二、转轴分别与两个不同的电机相连，以达到分别控制的效果，使得整个破冰装置可以实现在作业高度、水平位置上的调整，同样的破冰装置分别安装在四个桩腿上。

所述固定支座与桩腿之间设置有缓冲装置，海上浮冰靠近桩腿时会存在较大的动量，通过缓冲装置可以减少浮冰对桩腿的冲击。本缓冲装置选用液压缓冲器，依靠液压阻尼对作用在其上的浮冰进行缓冲减速，起到一定程度的保护桩腿的作用。

由于极地海洋平台中，部分研究表明，在着冰层内存在电化学腐蚀的现象。因此，为防止桩腿的表面出现冰层，在各个桩腿表面都装有保温层。

本发明的钻井平台的具体工作步骤分为以下几步：

在放置平台时，桩腿6下放插入海底，平台本体1被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿6进行预压，以保证平台本体1遇到较大风浪时桩腿6不致下陷。

在进行钻井作业时，所述钻井塔5安装在所述平台本体1上，通过钻头作用于海底，通过导管将钻头与海水进行隔离，防止海水被污染。钻井作业施工时人员全部在平台上，利用一些工具在平台本体1上操作控制。在钻开储层前，要配置大量的压井液，可通过平衡地层压力防止因储层压力过大造成的井喷。另外，平台上都配备有防喷器组，可有效防止井喷发生。

在完成钻井作业后，平台降到海面，拔出桩腿6并全部提起，平台本体1浮于海面，由拖轮拖到新的井位进行钻井。

所述破冰装置工作流程如下:

1.当海面有较多浮冰时，通过电机控制液压升降柱二17实现对破冰装置高度的调整，根据浮冰的具体大小以及形状选择一个合适的破冰位置。

2.由于每条桩腿6上均设置有四个破冰刀11，通过电机带动转轴14使得破冰刀11同时对各个方位的浮冰同时进行破冰作业。

3.在破冰过程中可通过电机控制液压升降柱一16改变破冰刀11的水平位置，在破冰过程中通过改变破冰刀11的位置实现更好的破冰效果。

综上，本破冰装置可以通过不同的电机控制其实现不同高度，多方位的同时破冰作业，尤其对于那些较大的浮冰，破冰效果更加明显。同时缓冲装置12的设置可以起到一定程度的保护桩腿6的作用。

具体来说，当风浪较大时，所述平台本体1可通过控制系统将其通过齿轮啮合传动的方式沿着桩腿6表面的齿条10向上移动，从而避开风浪的影响。当有船舶停靠运输货物时，所述平台本体1可沿桩腿6以相同方式向下移动，方便起重机的吊运。

具体来说，所述固定支座18与桩腿6之间设置了缓冲装置12，减少浮冰直接撞击桩腿6的冲击力，有效的对桩腿6进行了保护。

综上，本实施例的平台本体1上设置桩腿6，能够支撑平台本体1距离海面一定距离，稳定性好，不受海洋环境影响。海面桩腿6上均设置破冰装置，用于抵御海面浮冰对桩腿6结构的破坏。在完成钻井作业后，可将桩腿6全部提起，平台本体1浮于海面，由拖轮拖到新的井位进行钻井，避免资源的浪费。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种修改、补充或采用类似的方法替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种适用于极地的钻井平台，其特征在于，包括平台本体（1）和桩腿（6），还包括设在平台本体（1）上的门式起重机（2）、甲板起重机（3）和钻井塔（5），所述平台本体（1）可活动地安装在桩腿（6）上；

所述桩腿（6）外侧还装有破冰装置，所述破冰装置包括破冰刀（11）、缓冲装置（12）、金属壳（13）、转轴（14）、破冰支柱（15）、液压升降柱一（16）、液压升降柱二（17）和固定支座（18）；

所述的固定支座（18）固定在桩腿（6）的外侧距离海面一定高度的位置，固定支座（18）上垂直装有液压升降柱二（17），金属壳（13）设在固定支座（18）下方，固定支座（18）通过液压升降柱二（17）与下面的金属壳（13）连接；

所述的金属壳的四周等距安装四对破冰支柱（15），各个破冰支柱（15）上同时安装有相同的液压升降柱一（16），每对液压升降柱一（16）之间通过转轴（14）相连；所述的四个转轴（14）上分别安装有破冰刀（11）；

所述的固定支座（18）与桩腿（6）之间设置有缓冲装置（12）；

所述桩腿（6）上端贯穿平台本体（1）；

所述的桩腿（6）侧面设有齿条（10），平台本体（1）上设有与齿条（10）对应的齿轮。

2.根据权利要求1所述的适用于极地的钻井平台，其特征在于，所述平台本体（1）表面设置滑道（9），门式起重机（2）可活动地安装在滑道（9）上。

3.根据权利要求1所述的适用于极地的钻井平台，其特征在于，所述平台本体（1）上设有六个甲板起重机（3），分别安装在平台本体（1）表面的六个位置。

4.根据权利要求1所述的适用于极地的钻井平台，其特征在于，所述平台本体（1）上还设有活动室（4）、太阳能板（7）和停机坪（8），所述活动室（4）安装在平台本体（1）表面，所述太阳能板（7）和停机坪（8）安装在活动室（4）顶部。

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