CN115247412B - 设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，包括船体、起锚机构和能够升降地连接在船体上的若干桩腿，所述桩腿下端连接有桩靴，所述桩靴设有增阻裙，所述增阻裙由若干能够升降地穿设在桩靴上的竖向锚杆构成，所述起锚机构用于驱动竖向锚杆相对于所述桩靴上升。本发明提供了一种同海底的固定可靠且桩靴能够分步拆卸即拔出的设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，解决了现有的自升式海上钻井平台固定可靠性差的问题。

Description

设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台

技术领域

本发明涉及海上自升式钻井平台，尤其涉及一种设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台。

背景技术

海上自升式钻井平台的基本结构包括船体和能够升降地连接在船体上的若干桩腿，桩腿下端连接有桩靴。平台(船体)在作业时依靠升降装置把平台举升到海平面以上，使之免受海浪冲击，桩腿下降到海底，桩靴与海底接触，站立在海底，船体与海面不接触。在桩腿支承于海底、上部结构升起到水面以上一定高度时进行钻井作业。作业结束后，再依靠升降装置将平台降至海面，依靠海水浮力支撑整个钻井平台，桩腿上升，桩靴离开海底，待桩腿拔起升至拖航位置，在拖船的牵引下拖航到下一个井位作业。

自升式钻井平台可自行升降，具有三或四条可移动并可伸长("升降")至钻井甲板之上或之下的桩腿。自升式平台在拖动过程中，支柱是升起来的。当钻井平台到达钻井现场时，工人将支柱向下延伸，穿过海水直达海床(或用以垫子支撑的自升式钻井平台到达海床)。这样能固定平台及令钻井甲板远高于海浪。目前自升式平台一般为三或者四根桩腿，作业水深可以达到120米左右或者更高。

现有的钻井平台存在以下不足：桩腿同海底的连接可靠性差，如果作业区海流较强，通过桩靴支撑在海底的桩腿，有可能被海流冲刷而滑动，甚至丧失支承能力。

发明内容

本发明提供了一种同海底的固定可靠且桩靴能够分步拆卸即拔出的设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，解决了现有的自升式海上钻井平台固定可靠性差的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，包括船体和能够升降地连接在船体上的若干桩腿，所述桩腿下端连接有桩靴，其特征在于，还包括起锚机构，所述桩靴设有增阻裙，所述增阻裙由若干能够升降地穿设在桩靴上的竖向锚杆构成，所述起锚机构用于驱动竖向锚杆相对于所述桩靴上升。本技术方案，通过在桩靴上增加有多根锚杆构成的增阻裙，使用时锚杆也插入海底地质内，从而起到加大与土体的接触面积、增加摩擦力、进而增加平台的水平横向承载力的作用。但是锚杆的增加带来的摩擦力也成为了向上拔出桩靴的阻力，从而会导致作业结束时升起桩腿和桩靴费力(也即增加现有的升起桩腿机构的负载)，如果桩腿的深入海底深度很深，甚至会造成桩靴不能拔出来的现象。而本技术方案通过增加拔锚机构来拔起锚杆，从而使得锚杆的增加不会增加现有的升起桩腿机构的负载。也即在不增加现有桩腿拔出机构的负载的前提下实现了桩腿使用时同海底固定的可靠性。

作为优选，所述桩靴的下表面的中心设有锥尖朝下的锥形头，所述锚杆环绕在所述锥形头的外围。能够提高支撑时的平稳性和插入海底时的可靠性。

作为优选，所述起锚机构包括设置在所述桩靴内的齿轮安装腔和竖向滑腔，所述竖向滑腔内密封滑动连接有隔离板，所述隔离板将所述竖向滑腔分割为下腔和上腔，所述隔离板连接有位于所述齿轮安装腔内的若干隔离板部齿条，所述齿轮安装腔内设有同所述隔离板部齿条一一对应地啮合在一起的若干齿轮，所述锚杆设有位于所述齿轮安装腔内的锚杆部齿条，所述锚杆部齿条一一对应地同所述齿轮啮合在一起，所述锚杆位于所述锚杆部齿条两端的部分都滑动密封穿设在齿轮安装腔的壁内，所述竖向滑腔同齿轮安装腔相邻的壁上部设有隔离板部齿条升降避让竖缺口，所述隔离板部齿条升降避让竖缺口位于所述下腔内的部分被所述隔离板部齿条封闭住，所述上腔设有进水孔，所述进水口设有密封塞，所述下腔设有隔离板顶升弹簧，所述隔离板位于隔离板的行程的最上端时所述锚杆向下伸出所述桩靴的长度最大、所述隔离板位于隔离板的行程的最下端时所述锚杆向下伸出所述桩靴的长度最小。当需要升起桩靴也即桩腿时，先通过拔锚机构将锚杆拔出，然后再通过现有的升桩腿的机构将桩腿升起。拔锚机构失去锚杆的过程为：拔出密封塞使得海水进入上腔，此时海水的水压克服隔离板顶升弹簧的弹力而驱动隔离板下降，隔离板下降时带动隔离板部齿条一起下降，隔离板齿条驱动齿轮转动，齿轮驱动锚杆部齿条向上移动时驱动锚杆同步上移而使得锚杆相对于桩靴而上升而从海底拔出，锚杆拔出后在提升桩腿而使得桩靴从海底拔出而提起。桩靴需要二次固定在海底时，将上腔内的海水抽气后通过密封塞重新封闭住进水孔，而使得桩靴存入海底时海水的水压不会作用于隔离板，隔离板在隔离板顶升弹簧的作用下上升到行程最高点而复位，复位后锚杆也向下伸出桩靴到设定的最大长度。提高了拔锚机构的一种具体的技术方案。该方案能够借助海水的水压来拔出锚杆，能耗低。

本发明还包括锚杆固定结构，所述锚杆固定结构包括由水溶胶固化而成的将所述隔离板同上腔的顶壁固定在一起的胶柱，所述胶柱用于同所述隔离板顶升弹簧一起将所述隔离板同所述桩靴固定在一起以阻止锚杆插入海底时锚杆向上移动。能够在隔离板顶升弹簧的弹力小的情况下防止在锚杆钉入海底的过程中产生收缩。而拔锚杆时由于海水的进而使得水溶胶制作而成的胶柱软化而失去作用，不消耗海水对隔离板的下压作用从而使得拔出锚杆时仍旧能够保持可靠。

作为优选，所述进水孔设有位于所述桩靴上表面上的竖向段，所述竖向段的下端设有上端大下端小的锥面段，所述密封塞穿设在所述竖向段内，所述密封塞设有同所述锥面段锥面配合而密封抵接在一起的锥形头，所述密封塞连接有开启密封塞用的拉索。该结构能够使得海水的压力提高密封塞的密封力，使得海水增加时仍旧能够保持可靠的密封。取密封塞时通过拉拉索来实现，能够方便地在水上实现密封塞的开启。

作为优选，所述桩腿包括一根竖管和若干根竖杆，所述竖管内滑动密封连接有活塞，所述竖管设有位于海平面以上的拉索过孔，所述拉索的一端同所述密封塞连接在一起、另一端穿过所述拉索过孔后同所述活塞连接在一起而将活塞悬挂在所述竖管内；当所述竖管内填充海水到同所述拉索过孔平齐时，竖管内的水压驱动活塞下降而将所述密封塞拔出。取出密封塞时，通过给竖管内灌水，通过水压来驱动活塞下降而实现密封塞的提手，能够使得拔出密封塞时省力。

作为优选，所述活塞上设有铁磁体，所述竖管的底部设有同所述铁磁体配合的永磁铁；所述竖管位于活塞上方的部分内没有灌水时，所述密封塞密封住所述进水孔。能够在竖管内的水位较低时实现将密封塞拔出，能够缩短拔出密封塞的时间以满足快速升起桩靴的需要。

作为优选，所述活塞在所述竖管内隔离出位于活塞下方的真空腔。能够通过活塞下降时的可靠性。

本发明还包括注水漏斗，所述注水漏斗设有出水嘴，所述竖管延伸到所述船体的上方，所述竖管位于所述船体上方的部分上设有注水孔，所述出水嘴同所述注水孔连接在一起。使用时，通过将水倒入注水漏斗内注入竖管内。注水到竖管内时方便。

作为优选，所述竖管的上端为封闭结构，所述出水嘴为可拔出且不能够转动地穿设在所述注水孔内，所述出水嘴既能够以注水漏斗的开口朝上的方式插在所述注水孔内又能够以注水漏斗的开口朝下的方式插在所述注水孔内。不注水时时注水漏斗的开口朝下。能够防止漏斗竖管露天设置是雨水进入竖管而产生误动作。

本发明具有下述优点：能够可靠地同海底固定，拔出时不会增加现有的升起桩腿机构的负载。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为桩腿加桩靴的大示意图；

图3为桩靴的放大示意图。

图中：船体1、桩腿2、桩靴3、竖向锚杆4、锥形头5、齿轮安装腔6、下腔8、上腔9、隔离板部齿条10、齿轮11、锚杆部齿条12、隔离板部齿条升降避让竖缺口13、进水孔14、竖向段15、锥形头16、拉索17、隔离板顶升弹簧18、胶柱19、竖管20、竖杆21、活塞22、内定滑轮23、拉索过孔24、外定滑轮25、永磁铁26、真空腔27、注水漏斗28、出水嘴29、注水孔30、顶壁31、注水漏斗的开口32、海底33、海平面34。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1、图2和图3，一种设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，包括船体1和能够升降地连接在船体上的若干桩腿2。桩腿下端连接有桩靴3。每一个桩靴都设有起锚机构和增阻裙。增阻裙由若干能够升降地穿设在桩靴上的竖向锚杆4构成。固定桩腿时，桩靴固定在海底33上且锚杆插在海底内。起锚机构用于驱动竖向锚杆相对于所述桩靴上升。桩靴的下表面的中心设有锥尖朝下的锥形头5。锚杆环绕在所述锥形头的外围。起锚机构包括设置在桩靴内的齿轮安装腔6和竖向滑腔。竖向滑腔内密封滑动连接有隔离板7。隔离板将竖向滑腔分割为下腔8和上腔9。隔离板连接有位于齿轮安装腔内的若干隔离板部齿条10。齿轮安装腔内设有同隔离板部齿条一一对应地啮合在一起的若干齿轮11。锚杆设有位于齿轮安装腔内的锚杆部齿条12。锚杆部齿条一一对应地同齿轮啮合在一起。锚杆位于锚杆部齿条两端的部分都滑动密封穿设在齿轮安装腔的壁内。竖向滑腔同齿轮安装腔相邻的壁上部设有隔离板部齿条升降避让竖缺口13。隔离板部齿条升降避让竖缺口位于下腔内的部分被隔离板部齿条封闭住而使得下腔形成一个密封的腔。上腔设有进水孔14。进水孔设有位于桩靴上表面上的竖向段15。竖向段的下端设有上端大下端小的锥面段。密封塞穿设在竖向段内，密封塞设有锥形头16。锥形头同锥面段锥面配合而密封抵接在一起。密封塞同开启密封塞用的拉索17的一端连接在一起。下腔设有隔离板顶升弹簧18。隔离板位于隔离板的行程的最上端(即图3中的状态)时锚杆向下伸出桩靴的长度最大、隔离板位于隔离板的行程的最下端时锚杆向下伸出所述桩靴的长度最小。起锚机构还包括锚杆固定结构。锚杆固定结构包括由水溶胶固化而成的将隔离板同上腔顶壁固定在一起的胶柱19。在胶柱和隔离板顶升弹簧的作用下使得锚杆插入海底时锚杆不会向上移动。桩腿包括一根竖管20和若干根竖杆21。竖管内滑动密封连接有活塞22。竖管内设有内定滑轮23。竖管设有位于海平面34以上的拉索过孔24。竖管的外部设有外定滑轮25。拉索的另一端依次绕过外定滑轮、穿过拉索过孔和绕过定滑轮后同活塞连接在一起而将活塞悬挂在竖管内。拉索不同所述拉索过孔的孔壁接触。当竖管内填充海水到同拉索过孔平齐时，竖管内的水压驱动活塞下降而将密封塞拔出。密封塞之间的部分处于竖直状态从而使得拉密封塞时省力。活塞上设有铁磁体。竖管的底部设有同铁磁体配合的永磁铁26。竖管位于活塞上方的部分内没有灌水时，密封塞密封住进水孔，即仅永磁铁对活塞进行吸附时、密封塞不能够被开启。活塞在所述竖管内隔离出位于活塞下方的真空腔27。拔锚机构本还包括注水漏斗28。注水漏斗设有出水嘴29。出水嘴的横截面为椭圆结构。竖管延伸到船体的上方。竖管位于所述船体上方的部分上设有注水孔30。竖管的上端设有顶壁31而形成封闭结构。出水嘴为可拔出地穿设在所述注水孔内、因为出水嘴的横截面为椭圆、所以出水嘴在注塑孔内不能够转动且使得出水嘴既能够以注水漏斗的开口32朝上的方式插在注水孔内、又能够以注水漏斗的开口朝下的方式插在注水孔内。

Claims (9)

1.一种设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，包括船体和能够升降地连接在船体上的若干桩腿，所述桩腿下端连接有桩靴，其特征在于，还包括起锚机构，所述桩靴设有增阻裙，所述增阻裙由若干能够升降地穿设在桩靴上的竖向锚杆构成，所述起锚机构用于驱动竖向锚杆相对于所述桩靴上升，所述起锚机构包括设置在所述桩靴内的齿轮安装腔和竖向滑腔，所述竖向滑腔内密封滑动连接有隔离板，所述隔离板将所述竖向滑腔分割为下腔和上腔，所述隔离板连接有位于所述齿轮安装腔内的若干隔离板部齿条，所述齿轮安装腔内设有同所述隔离板部齿条一一对应地啮合在一起的若干齿轮，所述锚杆设有位于所述齿轮安装腔内的锚杆部齿条，所述锚杆部齿条一一对应地同所述齿轮啮合在一起，所述锚杆位于所述锚杆部齿条两端的部分都滑动密封穿设在齿轮安装腔的壁内，所述竖向滑腔同齿轮安装腔相邻的壁上部设有隔离板部齿条升降避让竖缺口，所述隔离板部齿条升降避让竖缺口位于所述下腔内的部分被所述隔离板部齿条封闭住，所述上腔设有进水孔，所述进水口设有密封塞，所述下腔设有隔离板顶升弹簧，所述隔离板位于隔离板的行程的最上端时所述锚杆向下伸出所述桩靴的长度最大、所述隔离板位于隔离板的行程的最下端时所述锚杆向下伸出所述桩靴的长度最小。

2.根据权利要求1所述的设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，其特征在于，所述桩靴的下表面的中心设有锥尖朝下的锥形头，所述锚杆环绕在所述锥形头的外围。

3.根据权利要求1所述的设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，其特征在于，还包括锚杆固定结构，所述锚杆固定结构包括由水溶胶固化而成的将所述隔离板同上腔的顶壁固定在一起的胶柱，所述胶柱用于同所述隔离板顶升弹簧一起将所述隔离板同所述桩靴固定在一起以阻止锚杆插入海底时锚杆向上移动。

4.根据权利要求1所述的设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，其特征在于，所述进水孔设有位于所述桩靴上表面上的竖向段，所述竖向段的下端设有上端大下端小的锥面段，所述密封塞穿设在所述竖向段内，所述密封塞设有同所述锥面段锥面配合而密封抵接在一起的锥形头，所述密封塞连接有开启密封塞用的拉索。

5.根据权利要求4所述的设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，其特征在于，所述桩腿包括一根竖管和若干根竖杆，所述竖管内滑动密封连接有活塞，所述竖管设有位于海平面以上的拉索过孔，所述拉索的一端同所述密封塞连接在一起、另一端穿过所述拉索过孔后同所述活塞连接在一起而将活塞悬挂在所述竖管内；当所述竖管内填充海水到同所述拉索过孔平齐时，竖管内的水压驱动活塞下降而将所述密封塞拔出。

6.根据权利要求5所述的设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，其特征在于，所述活塞上设有铁磁体，所述竖管的底部设有同所述铁磁体配合的永磁铁；所述竖管位于活塞上方的部分内没有灌水时，所述密封塞密封住所述进水孔。

7.根据权利要求5所述的设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，其特征在于，所述活塞在所述竖管内隔离出位于活塞下方的真空腔。

8.根据权利要求5所述的设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，其特征在于，还包括注水漏斗，所述注水漏斗设有出水嘴，所述竖管延伸到所述船体的上方，所述竖管位于所述船体上方的部分上设有注水孔，所述出水嘴同所述注水孔连接在一起。

9.根据权利要求8所述的设可分步拆卸的裙式桩靴的海上自升式钻井平台，其特征在于，所述竖管的上端为封闭结构，所述出水嘴为可拔出且不能够转动地穿设在所述注水孔内，所述出水嘴既能够以注水漏斗的开口朝上的方式插在所述注水孔内又能够以注水漏斗的开口朝下的方式插在所述注水孔内。