CN202969401U - 一种桁架、自升式平台桩腿 - Google Patents

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伞立忠
王欣
王海军
陶毅
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Abstract

本实用新型公开了一种桁架、自升式平台桩腿,适合作业水深达到300ft,包括设置在三个顶点的三根立式主舷管、主舷管间连接的横向撑管、连接主舷管和上层横向撑管的斜撑管、连接每一层内横向撑管的内支撑管。主舷管包括一根齿条和齿条两侧的半圆管,齿条为双排齿条。斜撑管与横向撑管之间布置成‘K型’。本实用新型桁架式桩腿主舷管与支撑管采用大壁厚、小管径壁厚比的管材,使桩腿的水阻力与波浪载荷大为减少,风暴自存能力增强;桁架式桩腿主舷管采用双排齿条,使钻井平台升降方式效率高、动作灵活、升降方便。本实用新型桩腿各层区块内的主舷管与各撑管之间结构连接型式、分段尺度大部分相同,降低了桩腿的建造难度。

Description

一种桁架、自升式平台粧腿
技术领域
[0001] 本发明涉及海洋工程领域,更具体地说,涉及海上石油和天然气开发装置中作业水深为300ft的自升式钻井平台的桁架式桩腿。
背景技术
[0002]自升式钻井平台的主体依靠桩腿的支撑才得以升离水面,使平台处于钻井作业状态。桩腿的作用除了支撑平台的全部重量外,还有经受各种环境载荷的作用。桩腿的型式可分为壳体式和桁架式两种。
[0003]目前,国内自行设计的自升式钻井平台桩腿型式的均为壳体式,壳体式桩腿由于承受波浪载荷较大,从经济型考虑,仅能够应用于作业水深在70米以下的自升式钻井平台。
[0004] 为减少波浪载荷,在70米以上水深作业的自升式钻井平台的桩腿型式通常采用桁架式,目前国内对桁架式桩腿的建造均采用国外的专利设计,至今还没有自主设计的桁架式桩腿型式,为打破国外设计公司的垄断,在桁架式桩腿的设计领域急需发展和创新。
发明内容
[0005] 本发明旨在提供一种适合70米以上水深作业的自升式钻井平台的桩腿结构。
[0006] 为了达到上述目的,本发明提供一种作业水深为300ft、适合我国海洋油气勘探开发的自升式钻井平台(JACK-UP)的桁架式桩腿。整体为中空的桁架型式,每一层的水平截面为等边三角形;包括设置在三个顶点的三根立式主舷管、所述主舷管间连接的横向撑管、连接所述主舷管和上层所述横向撑管的斜撑管、连接每一层内所述横向撑管的内支撑管。
[0007] 优选方式下,每根所述主舷管的中心线之间的距离均为IOm ;所述主舷管包括一根齿条和所述齿条两侧的半圆管,所示齿条为双排齿条。最优方式下,以所述横向撑管为层的单位计算,所述桩腿共33层,在桩靴顶部上2.2098m设置第一层,从第一层向上至第33层,每层间距均为3.658m。
[0008] 此外,所述斜撑管与所述横向撑管之间布置成‘K型’,两根所述斜撑管的中心线交点构成‘K型’顶点;‘K型’顶点位于所述横向撑管的中点,且两根所述斜撑管中心线之间的夹角为钝角;所述斜撑管下侧支点与所述主舷管及下侧所述横向撑管的交点相连接。
[0009] 本发明具有以下优点:
[0010] 1、本发明桁架式桩腿,主舷管与支撑管在设计中选用了超高强度(690MPa)材料,提高了桩腿刚度,同时减轻了桩腿重量。
[0011] 2、本发明桁架式桩腿主舷管与支撑管采用大壁厚、小管径壁厚比的管材,使桩腿的水阻力与波浪载荷大为减少,风暴自存能力增强。
[0012] 3、本发明桁架式桩腿主舷管采用双排齿条,使钻井平台升降方式效率高、动作灵活、升降方便。
[0013] 4、本发明桁架式桩腿的各层区块内的主舷管与各撑管之间结构连接型式、分段尺度大部分相同,降低了桩腿的建造难度。
[0014] 5、本发明桁架式桩腿主舷管、撑管之间的连接节点型式大部分相同,大大地简化了焊接节点,降低了焊接工作量。
[0015] 6、本发明桁架式桩腿能够适合在300ft作业水深、9000深度内的油田进行石油钻探作业。
附图说明
[0016] 图1是本发明平台桩腿侧视图;
[0017] 图2是本发明平台桩腿弦管齿条的侧视图
[0018] 图3是本发明平台桩腿水平图;
[0019] 图4是本发明平台桩腿弦管截面视图;
[0020] 图5是本发明平台桩腿‘K型’节点详图;
[0021] 图6是本发明平台桩腿的齿型详图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0023] 本发明的桁架式桩腿I为中空的桁架型式桩腿,其下端设置桩靴以增大海底支撑面积,减少桩腿插入海底的深度,提高自升式钻井平台插桩和拔桩的安全性。如图3所示,桩腿截面型式为等边三角形;在三角形每个顶点沿长度方向分别设置一根主舷管2,每根主舷管2中心线之间的距离均为10m。如图4所示,主舷管2是由齿条21和两侧半圆管22组成的近似圆形结构。如图2所示,齿条21的型式为双排齿条,其厚度为152.4mm,其主要齿型23的形状,如图6所示:齿条21的齿尖之间宽度为764.2_、齿根之间宽度为438.2mm、齿条21的齿距为251.333mm、齿条21的压力角为30ο ;齿条21的两侧半圆管22厚度为38mm,外径为190.5mm。
[0024] 齿条的作用是通过与设置在钻井平台上的升降单元齿轮配合,桩腿固定后,齿轮转动即沿齿条升降,从而带动钻井平台的主体升降。
[0025] 桩腿主舷管2由大量、不同层面的垂直于弦杆纵向轴的横向撑管3、连接弦管和横向撑管的斜撑管4、加强横向撑管的内支撑管5所组成桁架体固定。
[0026] 沿桩腿主舷管2的长度,在不同的横向层面设置大量的横向撑管3,每层横向撑管3布置为等边三角形,横向撑管3沿桩腿I长度方向一共设置33层,在桩靴顶部(距基4.572m)上2.2098m设置第一层,从第一层向上至第33层,每层间距均为3.658m;横向撑管3每层设置三根,其中在第1-5层之间,撑管规格为219.1mm (外径)x22mm (壁厚),在第6-33层之间,撑管规格为219.1mm(外径)XlSmm(壁厚);这些横向撑管将桩腿主舷管在长度方向分割成许多区块。
[0027] 在桩腿三角形的每个侧面上分别设置两根斜撑管4,在每层横向撑管之间布置成‘K型’。如图5所示,两根斜撑管4中心线交点构成‘K型’顶点41,顶点41位于上层横向撑管的中点,且两根斜撑管4中心线之间的夹角为钝角;下层两个支点与齿条主舷管2及下端横向撑管3的交点相连接;斜撑管规格在第1-5层之间为219.1mm (外径)x22mm (壁厚),在第6-33层之间为219.1mm(外径)xl8mm(壁厚)。[0028] 在横向撑管每层内部设置三根内支撑管5 ;其设置型式为近似等边三角形;支撑管5的规格为168.3mm (外径)xl0mm(壁厚)。
[0029] 整个三角形的桁架式桩腿I (包括下端桩靴在内),全长为125.3m。
[0030] 本发明桁架式桩腿总为125.3m (包括下端桩靴在内);其截面型式为等边三角形,由设置在三个顶点的三根主舷管、主舷管间连接的若干横向撑管、连接主舷管和横向撑管的斜撑管、连接横向撑管的内支撑管所组成,能够适合在300ft作业水深、9000m深度内的油田进行石油钻探作业;其主舷管是由齿条和两侧半圆管组成的近似圆形结构,其齿条的厚度为152.4_,其主要齿型23的形状为:齿条的齿尖之间宽度为764.2_、齿根之间宽度为438.2mm、齿条的齿距为251.333mm、齿条的压力角为30ο ;齿条两侧半圆管厚度为38mm,外径为190.5mm ;其横向撑管在第1-5层之间,撑管规格为219.1mm(外径)x22mm(壁厚),在第6-33层之间,撑管规格为219.1mm(外径)xl8mm(壁厚);其斜撑管规格在第1-5层之间为219.1mm(外径)x22mm(壁厚),在第6-33层之间为219.1mm(外径)xl8mm(壁厚);其内支撑管的规格为168.3mm(外径)xl0mm(壁厚)。
[0031] 本发明的桁架式桩腿的主舷管(包括齿条和半园管)的材料屈服强度为690MPa ;横向撑管和斜撑管的材料屈服强度为355MPa,内支撑管的材料屈服强度为235MPa。
[0032] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种桁架、自升式平台桩腿,其特征在于,整体为中空的桁架型式,每一层的水平截面为等边三角形;包括设置在三个顶点的三根立式主舷管(2)、所述主舷管(2)间连接的横向撑管(3)、连接所述主舷管(2)和上层所述横向撑管(3)的斜撑管(4)、连接每一层内所述横向撑管⑶的内支撑管(5)。
2.根据权利要求1所述桁架、自升式平台桩腿,其特征在于,每根所述主舷管(2)的中心线之间的距离均为10m。
3.根据权利要求1所述桁架、自升式平台桩腿,其特征在于,所述主舷管包括一根齿条和所述齿条两侧的半圆管,所述齿条为双排齿条。
4.根据权利要求1所述桁架、自升式平台桩腿,其特征在于,以所述横向撑管(3)为层的单位计算,所述桩腿共33层,在桩靴顶部上2.2098m设置第一层,从第一层向上至第33层,每层间距均为3.658m。
5.根据权利要求1-4任一所述桁架、自升式平台桩腿,其特征在于,所述斜撑管(4)与所述横向撑管(3)之间布置成‘K型’,两根所述斜撑管(4)的中心线交点构成‘K型’顶点;‘K型’顶点位于所述横向撑管(3)的中点,且两根所述斜撑管(4)中心线之间的夹角为钝角;所述斜撑管(4)下侧支点与所述主舷管及下侧所述横向撑管的交点相连接。
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