CN204895792U - 海洋平台组块的海上支撑缓冲装置 - Google Patents

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周剑峰
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杜宗周
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Abstract

本实用新型公开了一种海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,包括钢筒和限位设置在钢筒内的底座,在底座上自下而上依次限位设置升降机构、缓冲机构和支撑机构,所述支撑机构包括与缓冲机构限位的凹球面下支撑板、与所述海洋平台组块限位的凸球面上支撑板以及设置在凹球面下支撑板和凸球面上支撑板之间的凹球面滑板。本实用新型兼有升降的功能,采用多个海上支撑缓冲装置分设在动力作业船的船舷上,可升降重量重、体积大的海洋平台组块,从而解决大型起重船资源有限和起吊能力受限的问题,大幅度降低海上组块拆除时间,节省总体拆除费用。

Description

海洋平台组块的海上支撑缓冲装置
技术领域
本实用新型属于海洋石油工程领域,涉及海洋工程平台组块安装或拆除的辅助装备,尤其是一种海洋平台组块的海上支撑缓冲装置。
背景技术
在海上油气开发工程中,需要在海上建造各种生产采油平台。近些年来,随着海洋工程建设的迅速发展,各种类型的海上生产采油平台也开始朝着大型化、综合化方向发展,平台的整体重量也随之不断增加。
目前,安装海上大型组块的常规方法是利用海上浮吊把上部组块吊起后安装到导管架上,但由于受起重船吊装能力和施工作业环境等诸多因素的限制,工程中,往往需要大型起重船或者将大型组块分成若干块进行安装。由于大型起重船属于稀缺资源,若采用大型起重船会加大海上施工作业的成本;若将大型组块分块进行吊装,则会增加组块海上连接调试的时间、费用和风险。
为了解决上述这些问题,浮托法应运而生。海洋平台单浮托安装法(简称:浮托法)是通过调节驳船的吃水差,利用浮力把组块浮托安装到导管架上。传统的大型组块浮托安装系统是通过拖轮来控制驳船运动、并协助浮托进船作业,由于风、浪、流等作用的影响,驳船会前后移动、左右摆动及上下浮动,因此,拖轮很难按预定设计要求对驳船运动进行有效控制,给安装作业带来极大的风险,组块越大、越重,驳船运动就越难以控制。采用单船浮托安装还必须满足如下条件:导管架的槽口宽度比驳船型宽大,适合驳船的进出;导管架所在海域必须满足驳船吃水要求;驳船排水量足可以托起组块重量,并有足够的储备浮力在克服潮汐变化的情况下把组块浮托到导管架上。随着上部组块的增大,当单船浮托不满足要求时,可以采用双船浮托来进行海上安装。
现有的安装系统往往只能完成万吨级以下的大型组块安装作业,并且,施工作业风险较大。如何设计一套能够安全、高效和平稳地进行组块浮托安装作业的系统,使驳船运动容易控制,已成为棘手问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,其增设升降和万向转动机构,两者配合能够适应船体摆动,同时能够调节安装过程中产生的一定的高度差,缩短了组块安装或拆卸的时间,提高了工作效率,适用于恶劣的海上环境。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:
一种海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,包括钢筒和限位设置在钢筒内的底座,在底座上自下而上依次限位设置升降机构、缓冲机构和支撑机构,所述支撑机构包括与缓冲机构限位的凹球面下支撑板、与所述海洋平台组块限位的凸球面上支撑板以及设置在凹球面下支撑板和凸球面上支撑板之间的凹球面滑板。
优选的,所述缓冲机构包括限位在凹球面下支撑板与钢筒之间的水平向弹性块、以及设置在凹球面下支撑板与升降机构之间的竖直向弹性块。
所述水平向弹性块沿凹球面下支撑板的环向均布3~12块,在凹球面下支撑板与钢筒之间形成水平向缓冲结构;所述竖直向弹性块采用橡胶与钢板或聚氨酯与钢板形成的复合结构、在凹球面下支撑板与升降机构之间形成竖直向的缓冲结构。该技术方案在竖向和水平方向别分设置了弹性体减震件,可以自由确定形状,不限于上述形状的限定,还可通过调整配方组分来控制直向弹性块和水平向弹性块的硬度,可满足对各个方向刚度和强度的要求;内部摩擦大,减震效果好,有利于越过共振区,衰减高频振动和噪声;产生较大弹性形变,压缩永久变形小、承压后弹性恢复好;且质量小。
所述凹球面下支撑板下端设有导向柱,所述竖直向弹性块设有与导向柱匹配的通孔。
所述升降机构包括定位在底座上的单个液压缸,所述液压缸的活塞杆设有与所述导向柱匹配的空腔。
优选的,所述升降机构包括在底座上设置的沿钢筒环向均布、具有同步伸缩自由度的2~8个液压缸。采用升降机构顶升,缩短施工时间,方便快捷安全,分点调整高度,能够调节安装过程中产生的一定的高度差。
本实用新型凸球面上支撑板和凹球面下支撑板的配合面设计为球面,其优点在于:具有定心作用,能够全方向转动,适应船体摆动。
采用上述技术方案产生的有益效果在于:(1)本实用新型兼有升降的功能,采用多个海上支撑缓冲装置分设在作业船的船舷上,可升降重量重、体积大的海洋平台组块,从而解决大型起重船资源有限和起吊能力受限的问题,大幅度降低海上组块拆除时间,节省总体拆除费用;(2)通过弹性块与升降机构使得每个受力点具备可调性,提高了系统的安全性;(3)整体拆除可以保持组块的完整性,为组块修复、改造和边际油田开发再利用提供了可能性。
附图说明
图1是本实用新型的剖面结构示意图;
图2是本实用新型支撑机构的爆炸结构示意图;
图3是底座的俯视结构示意图;
其中,1、凸球面上支撑板,2、凹球面滑板,3、凹球面下支撑板,3-1、导向柱,4、钢筒,5、水平向弹性块,6、竖直向弹性块,7、液压缸,8、垫板,9、底座,10代表海洋平台组块。
具体实施方式
参见图1和图2,本实施例的海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,包括钢筒4和限位设置在钢筒4内的底座9,在底座9上自下而上依次限位设置升降机构、缓冲机构和支撑机构,所述支撑机构包括与缓冲机构限位的凹球面下支撑板3、与所述海洋平台组块10限位的凸球面上支撑板1以及设置在凹球面下支撑板3和凸球面上支撑板1之间的凹球面滑板2。所述支撑机构限位在所述缓冲机构上。即本实用新型中的海上支撑缓冲装置包括凸球面上支撑板1以及凹球面的下支座体两个可以对接配合的部分。
本实施例中,所述凸球面上支撑板1、凹球面下支撑板3和凹球面滑板2的配合面为球面,凸球面上支撑板1的凸球面镀铬或焊接不锈钢板。凸球面上支撑板1可以采用包括一凸球面的板材焊接成框架结构,在框架内浇注水泥混凝土。
凹球面滑板2为聚四氟乙烯板或超高分子量聚乙烯板,与凸球面上支撑板1和凹球面下支撑板3形成密封转动配合。凹球面滑板2的凹球面上还可以设置储油脂的凹坑。与凸球面上支撑板1球面的不锈钢或镀铬层组合,此种组合摩擦系数小,大幅减小上部组块转动摩擦力,从而具有较小的转矩;凹坑内的油脂还可以进一步持续性地减小转动摩擦力。现有技术中,已有的浮托产品也有设置了转动面,转动面为柱面,仅能适应垂直轴线方向的转动调整。本实用新型中将转动面设计为球面,其优点在于:具有定心作用,能够全方向转动,适应船体任意方向的摆动。
所述缓冲机构包括限位在凹球面下支撑板3与钢筒4之间的水平向弹性块5、以及设置在凹球面下支撑板3与升降机构之间的竖直向弹性块6。所述水平向弹性块沿凹球面下支撑板3的环向均布3~12块,在凹球面下支撑板3与钢筒4之间形成水平向缓冲结构;所述竖直向弹性块采用橡胶与钢板或聚氨酯与钢板形成的复合结构、在凹球面下支撑板3与升降机构之间形成竖直向的缓冲结构。采用本实施例的缓冲机构,其优点在于:①可以自由确定形状,通过调整配方组分来控制硬度,可满足对各个方向刚度和强度的要求;②内部摩擦大,减震效果好,有利于越过共振区,衰减高频振动和噪声;③可产生较大弹性形变,压缩永久变形小、承压后弹性恢复好,且质量轻。
所述凹球面下支撑板3下端设有导向柱3-1,所述竖直向弹性块设有与导向柱3-1匹配的通孔。竖直向弹性块可以通过导向柱3-1起到限位凹球面下支撑板3的作用。
所述升降机构可以采用多种形式。可以采用定位在底座9上的单个液压缸7,所述液压缸7的活塞杆设有与所述导向柱3-1匹配的空腔。活塞杆顶端定位有垫板8,垫板上设有与导向柱3-1及所述活塞杆上的空腔匹配的通孔。
所述升降结构还可以采用以下结构:在底座9上设置的沿钢筒4环向均布、具有同步伸缩自由度的2~8个液压缸7。分设在船体不同方位上支撑缓冲装置能够分别通过调整液压缸7的伸缩高度来调整海洋平台组块10的高度差。提高了升降的能力。通过液压缸7来控制海洋平台组块的高度,与借助吃水差来控制升降高度相比,本实施例的可控性强,调整精确度高,从而缩短了施工时间,方便快捷安全。采用单个液压缸时,液压缸活塞采用中空设计。
底座9采用多个立板支撑,并在立板支撑之间浇注水泥混凝土,底板的俯视结构参见图3。
综上所述,采用本实用新型的工作过程为:
A.安装:将平台组块与导管架的对接模块安装在平台组块的底部,并将一组球型缓冲支撑装置中的凸球面上支撑板1对称固定在平台组块底部的支撑柱上,将凹球面的下支座体借助安装定位组件对应固定在双驳船的船舷上;
B.装船:将平台组块运输至驳船上,使平台组块底部的支撑柱上固定的凸球面上支撑板1分别与双驳船上固定的凹球面下支座体对接,从而实现平台组块在双驳船上的托载定位;
C.运输到位:双驳船托载平台组块运行至导管架两侧,使平台组块位于导管架上方,并调整驳船位置,使平台组块的对接模块与导管架的接收装置精确对准;
D.荷载转移:在保证对接模块与接收装置精确对准后,调节驳船压载增大吃水差,使平台组块逐渐靠近导管架后,通过分别调低各个凹球面下支座体中的液压缸,将平台组块的质量平稳转移至导管架的桩腿上,并焊接定位;
E.退船。
上述所述步骤B的具体步骤包括:
B1.双驳船先沿限位航道驶向导管架两侧进行预定位;
B2.平台组块的运输船驶入限位航道并停靠在导管架前方;
B3.双驳船驶向运输船两侧后,通过增大运输船的吃水差、减小驳船的吃水差以及调高凹球面下支座体中的液压缸等方式,使平台组块底部的支撑柱上固定的凸球面上支撑板1分别与双驳船上固定的凹球面下支座体对接,从而将运输船上的平台组块移载至双驳船上。

Claims (9)

1.一种海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,包括钢筒(4)和限位设置在钢筒(4)内的底座(9),其特征在于在底座(9)上自下而上依次限位设置升降机构、缓冲机构和支撑机构,所述支撑机构包括与缓冲机构限位的凹球面下支撑板(3)、与所述海洋平台组块(10)对接的凸球面上支撑板(1)以及设置在凹球面下支撑板(3)和凸球面上支撑板(1)之间的凹球面滑板(2)。
2.根据权利要求1所述的海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,其特征在于所述凸球面上支撑板(1)、凹球面下支撑板(3)和凹球面滑板(2)的配合面为球面;凸球面上支撑板(1)的凸球面镀铬或焊接不锈钢板。
3.根据权利要求1所述的海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,其特征在于凹球面滑板(2)为聚四氟乙烯板或超高分子量聚乙烯板,与凸球面上支撑板(1)和凹球面下支撑板(3)形成密封转动配合。
4.根据权利要求1所述的海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,其特征在于所述凹球面滑板(2)的凹球面上设置储油脂的凹坑。
5.根据权利要求1所述的海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,其特征在于所述缓冲机构包括限位在凹球面下支撑板(3)与钢筒(4)之间的水平向弹性块(5)、以及设置在凹球面下支撑板(3)与升降机构之间的竖直向弹性块(6)。
6.根据权利要求5所述的海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,其特征在于所述水平向弹性块沿凹球面下支撑板(3)的环向均布3~12块,在凹球面下支撑板(3)与钢筒(4)之间形成水平向缓冲结构;所述竖直向弹性块采用橡胶与钢板或聚氨酯与钢板形成的复合结构、凹球面下支撑板(3)与升降机构之间形成竖直向的缓冲结构。
7.根据权利要求5所述的海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,其特征在于所述凹球面下支撑板(3)下端设有导向柱(3-1),所述竖直向弹性块设有与导向柱(3-1)匹配的通孔。
8.根据权利要求7所述的海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,其特征在于所述升降机构包括定位在底座(9)上的单个液压缸(7),所述液压缸(7)的活塞杆设有与所述导向柱(3-1)匹配的空腔。
9.根据权利要求1所述的海洋平台组块的海上支撑缓冲装置,其特征在于所述升降机构包括在底座(9)上设置的沿钢筒(4)环向均布、具有同步伸缩自由度的2~8个液压缸(7)。
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